電動汽車國標(biāo)充電報文解析及應(yīng)用

鐘文浩

摘要：為了更有效準(zhǔn)確確定電動汽車有關(guān)國標(biāo)充電的故障范圍，熟練掌握電動汽車CAN報文的分析方法非常重要。文章論述了電動汽車國標(biāo)充電報文的接收方法，充電流程及分析，國標(biāo)充電常見故障與原因，通過實例解析了如何應(yīng)用CAN報文來進行國標(biāo)充電故障診斷的方法。

關(guān)鍵詞：電動汽車；國標(biāo)充電 ；報文解析；應(yīng)用

中圖分類號：TM9106文獻標(biāo)識碼：Adoi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.03.004

Abstract：In order to more effective to accurately determine the relevant GB charging electric vehicle fault area， skilled master the analysis method of the electric vehicle CAN message is very important. This paper discusses on the electric vehicle charging message receiving method， Charging process and analysis， GB charging common faults and causes， through the examples how to apply the CAN message to national standard charging method of fault diagnosis.

Keywords： electric vehicle ；GB charging ； message parsing ；application

1國標(biāo)充電定義

國標(biāo)充電是指由國家能源局、工信部提出，由電動汽車充電設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會頒布的國家充電標(biāo)準(zhǔn)。針對充電機和車載設(shè)備提出了標(biāo)準(zhǔn)、智能、安全的充電要求。我們通常所說的國標(biāo)充電是指車載設(shè)備（BMS）和充電機按照國標(biāo)通訊協(xié)議進行充電，目前使用的通訊協(xié)議版本為：GB/T 27930-2011。

2國標(biāo)充電報文讀取

2.1所需的工具和軟件

筆記本電腦和ZLCGCANTest軟件。

2.2接收報文的方法

（1） 找到需要的CAN線（如果接收整車報文則要接整車CAN），連接CAN線和CAN卡，確認CANH與CANL未接反。

（2） 連接CAN卡和電腦，確認USB接頭與CAN卡連接可靠。

（3） 打開ZLGCANTest軟件，點擊打開設(shè)備設(shè)置波特率（常用的波特率一般為250 kbit/s和500 kbit/s兩種）。

（4）點擊啟動CAN接收報文。

（5） 如需保存報文分析，則點擊保存。

3報文分析方法

（1）根據(jù)需要確認對應(yīng)的幀ID。例如需要看充電需求，則通過通訊協(xié)議找到ID：181056f4。如表1 所示。

（2）在通訊協(xié)議中找到該幀數(shù)據(jù)的定義（如電池充電需求的PGN為4096，則要找到PGN4096報文格式，PGN指的是數(shù)據(jù)的參數(shù)組編號）。如表2所示。

其中：SPN3072電壓需求；數(shù)據(jù)分辨率：01 V/位，0 V偏移量；數(shù)據(jù)范圍：0～750 V；

（3）根據(jù)定義解析報文的實際內(nèi)容。

如報文：181056F4 數(shù)據(jù)幀 擴展幀 0x05 ce 18 1a 0e 01

前2個字節(jié)代表電壓需求（國標(biāo)協(xié)議中相鄰2個字節(jié)高位在后）：18ce

那么BMS發(fā)給充電機的需求電壓為：6350（18ce轉(zhuǎn)換為十進制）×0.1（分辨率）+0（偏移量）=635 V

4國標(biāo)充電流程

國標(biāo)充電流程如圖1所示。

4.1物理連接

充電槍與充電插座完好對接，充電機與BMS開始工作并檢測連接確認信號（充電機檢測CC1對地3.2～4.8 V，BMS檢測CC2對地電壓5.2～6.8 V）正常，則物理連接成功。

4.2握手階段

當(dāng)BMS和充電機物理連接完成并上電后，BMS和充電機進入握手階段，握手階段報文分類如表3所示。

（1）充電機首先發(fā)送充電機辨識報文CRM（ID：1801F456），在未收到BMS辨識報文前，確認碼=0x00（即報文數(shù)據(jù)中Byte1=0x00）。

（2）當(dāng)BMS接收到充電機的CRM辨識報文（Byte1=0x00）后，向充電機發(fā)送BMS和車輛辨識報文BRM，由于數(shù)據(jù)長度超過8個字節(jié)（BRM共41 Byte），需要使用傳輸協(xié)議功能傳輸。

（3）當(dāng)充電機收到BMS發(fā)送的BRM辨識報文后，發(fā)送辨識報文CRM確認碼=0xAA（即Byte1=0xAA）表示辨識成功，則握手階段完成。

4.3傳輸協(xié)議解析

（1）傳輸協(xié)議分兩個主要功能：消息的拆裝和重組以及連接管理。長度大于8 Byte的消息無法用單個CAN數(shù)據(jù)幀來裝載，需要拆分為若干個小的數(shù)據(jù)包，然后使用單個數(shù)據(jù)幀對其逐一傳送，而接收方必須能接收這些單個的數(shù)據(jù)幀，然后解析各個數(shù)據(jù)包并重組成原始信息。

RTS—“發(fā)送者”指請求發(fā)送消息的電控單元。

CTS—“響應(yīng)者”指發(fā)出應(yīng)答消息的電控單元。

（2）數(shù)據(jù)包：CAN數(shù)據(jù)幀包含一個8 Byte的數(shù)據(jù)域。由于組成長信息的單個數(shù)據(jù)包必須能被識別出來以便正確重組，因此把數(shù)據(jù)域的首字節(jié)定義為數(shù)據(jù)包的序列編號，每個數(shù)據(jù)包都會被分配到一個從1到255的序列編號，最大長度（255包×7 Byte/包）1785 Byte。

（3）傳輸協(xié)議步驟（以握手階段的BRM報文為例說明）

①首先BMS作為“發(fā)送者”發(fā)出請求發(fā)送消息的RTS（ID：1CEC56F4）報文中數(shù)據(jù)的具體定義如表4所示。

連接模式下的請求發(fā)送（TP.CM_RTS）：指定目標(biāo)地址

5參數(shù)配置

充電握手階段完成后，充電機和BMS進入?yún)?shù)配置階段，在此階段充電機向BMS發(fā)送充電機最大輸出能力報文，BMS根據(jù)最大輸出能力判斷是否能夠進行充電。

參數(shù)配置階段步驟如下：

（1）BMS向充電機發(fā)送動力蓄電池充電參數(shù)BCP，由于數(shù)據(jù)長度超13 Byte，需要采用傳輸協(xié)議來傳輸。

（2）充電機發(fā)送時間同步信息CTS（ID：1807F456）。

（3）充電機發(fā)送最大輸出能力報文CML（ID：1808F456）。

（4）BMS根據(jù)CML報文判斷能否進行充電，同時發(fā)送充電準(zhǔn)備就緒報文BRO（ID：100956F4）。

（5）充電機接收到BMS的BRO報文后發(fā)送充電機輸出準(zhǔn)備就緒報文CRO（ID：100AF456）。

完整參數(shù)配置階段報文解析如圖3所示。

6充電階段

充電配置階段完成后，充電機和BMS進入充電階段。在整個充電階段BMS實時向充電機發(fā)送電池充電需求，充電機根據(jù)電池充電需求來調(diào)整充電電壓和電流以保證充電過程的正常進行。在充電過程中充電機和BMS相互發(fā)送各自充電狀態(tài)，除此之外，BMS根據(jù)要求向充電機發(fā)送動力蓄電池狀態(tài)信息及電壓、溫度等信息。

BMS根據(jù)充電過程是否正常、電池狀態(tài)是否達到BMS自身設(shè)定的充電結(jié)束條件以及是否受到充電機中止充電報文來判斷是否結(jié)束充電；充電機根據(jù)是否收到停止充電指令、充電過程是否正常、是否達到人為設(shè)定的充電參數(shù)或者是否受到BMS中止報文來判斷是否結(jié)束充電。

充電階段報文如下：

（1）BMS發(fā)送電池充電需求報文BCL（181056F4）。

（2）BMS發(fā)送電池充電總狀態(tài)報文BCS（9Byte 傳輸協(xié)議）。

（3）充電機發(fā)送充電狀態(tài)報文CCS（ID：1812F456）。

（4）BMS發(fā)送電壓（BMV）、溫度等信息（BMT）-傳輸協(xié)議 。

上述所有充電參數(shù)，在充電過程中按照協(xié)議要求的報文周期循環(huán)的發(fā)送，當(dāng)充電過程中出現(xiàn)異常或者充滿電時將停止充電，同時發(fā)送充電停止報文如下：

（1）BMS發(fā)送停止報文BST（ID：101956F4）。

（2）充電機發(fā)送停止報文CST（ID：101AF456）。

7充電結(jié)束

當(dāng)充電機和BMS停止充電后，雙方進入充電結(jié)束階段。在此階段BMS向充電機發(fā)送這個充電過程中的充電統(tǒng)計數(shù)據(jù)包括：初始SOC、終了SOC、電池最高，最低電壓；充電機收到BMS 的充電統(tǒng)計數(shù)據(jù)后，向BMS發(fā)送充電過程中輸出電量、累計充電時間等信息。

8國標(biāo)充電常見故障與原因

（1）BMS會檢測CC2對地電壓異常，導(dǎo)致物理連接未完成：CC2檢測線問題或者充電槍電阻異常（CC2對地電阻正常為1 kΩ）。

（2）充電機或者BMS發(fā)送報文超時、報文不穩(wěn)定：軟件問題、CAN干擾問題、CAN線終端電阻問題（60 Ω最佳）。

（3）BMS在采用傳輸協(xié)議發(fā)送BMS辨識報文CRM時，當(dāng)所有數(shù)據(jù)傳輸完畢后，充電機未回復(fù)消息應(yīng)答（1CECF456第1字節(jié) 表示控制字節(jié)為0X13，該報文表示充電機已成功接收完BMS發(fā)送的信息）：充電機軟件問題。

（4）參數(shù)配置完成后充電繼電器未閉合，充電機檢測不到電池總壓：軟件問題、主板硬件問題、繼電器控制線問題。

9國標(biāo)充電故障分析方法

（1）萬用表測量CC2對地電壓或電阻。

（2）參數(shù)配置完成后，測量充電機端高壓線，確定充電回路是否形成。

（3）讀取報文，觀察報文中斷截點，然后具體分析中斷前一幀報文是否異常。

這幀報文本身就有問題，未體現(xiàn)終止充電的原因，充電機發(fā)送了停止充電報文（101af456），前面一幀是BMS發(fā)送完電池充電參數(shù)（BCP），正常緊隨著應(yīng)該是充電機發(fā)送時間同步信息（CTS）和充電機最大輸出能力（CML），很顯然是充電機的報文發(fā)送出現(xiàn)了問題。

（4）解析充電機和BMS發(fā)送的錯誤報文，找出原因。

參考文獻：

[1]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.電動汽車電池管理系統(tǒng)與非車載充電機之間的通訊協(xié)議[Z].2010（05）.