GB/T 32960標準分析及應用

胡艷峰

（陜西重型汽車有限公司汽車工程研究院，陜西 西安 710200）

GB/T 32960—2016標準為電動汽車遠程服務與管理系統技術規范，自2016年10月1日起正式實施。該標準分為3部分：第一部分總則；第二部分車載終端；第三部分通信協議及數據格式。GB/T 32960—2016標準發布后，立刻在新能源汽車領域掀起一陣浪潮。新能源車企生產的新能源車型要獲得生產資質，取得公告，就必須整車配備車載監控終端，并且要符合GB/T 32960標準，因此對該標準的正確理解至關重要。作為一個從事總線系統設計的汽車工程師，尤其需要關注第三部分。對標準的通讀與理解是第一步，之后才能在實際工作中正確應用。本文闡述對該標準的理解。

1 新能源車型概述

根據最新的GB7258—2017標準（2018年1月1日開始實施），新能源車型被分為3類：①純電動汽車（battery electric vehicle），指由電機驅動，且驅動電能來源于車載可充電能量儲存系統（REESS）的汽車；②插電式混合動力汽車（plug-in hybrid electric vehicle），指有可外接充電功能，且有一定純電動續駛里程的混合動力汽車，包括增程式電動汽車；③燃料電池汽車（fuel cell electric vehicle），指以燃料電池作為主要動力電源的汽車（燃料電池汽車不再以燃料電池為唯一動力源）。由此可看出，燃料電池汽車被單獨列出，即可以理解為只要車輛加裝燃料電池系統，該車型即為燃料電池車型。

2 GB/T 32960標準概述

1）GB/T 32960.1—2016第一部分總則中給出了電動汽車遠程監控系統的總體結構圖（圖1）。由圖1可看出，車載終端獲取車輛數據后，通過CAN總線通信的方式將數據上傳至電動汽車遠程服務與管理系統企業平臺（簡稱企業平臺），然后企業平臺再通過總線方式與電動汽車遠程服務與管理系統公共平臺（簡稱公共平臺）進行信息交互。作為主機廠的車輛總線系統設計工程師，要做的工作是滿足車載終端與企業平臺之間的通信信號需求。

圖1 電動汽車遠程服務與管理系統總體結構圖

2）GB/T 32960.2—2016第二部分車載終端部分，主要是對監控終端提出的要求，涉及功能要求、性能要求及試驗方法、可靠性要求3個部分。

3）GB/T 32960.3—2016第三部分通信協議及數據格式，可概括分為兩部分，即車載終端到平臺的通信數據要求和平臺間的連接與通信協議要求。車載終端到平臺的通信數據要求應參照附錄B：車載終端到平臺的通信協議；平臺間的連接與通信協議要求應滿足標準主體部分的第5、6、7三個章節的規定。作為主機廠生產的新能源車輛要取得公告，至少需要做兩個工作：一是車輛監控前的信息注冊。這里牽扯到靜態數據，靜態數據描述的是車輛的靜態信息，例如車輛的配置、設計指標、零部件選型信息、燃油系統信息及可充電儲能裝置和驅動電機信息，具體詳見標準附錄A的A.2部分。其中表A.2中的通用報警預值，描述的是標準中表18定義的通用報警標志位，在此作為靜態數據需要事先上報企業平臺和公共平臺留作備案，同時也作為實時數據需要實時上報。靜態數據在車輛設計完成并試制后需要上公告時已經定型，只需要在車輛監控前在平臺注冊時填入即可。二是實時數據上報，作為主機廠要關注的是車載終端到平臺的通信數據要求，即附錄B提出的數據需求。附錄B中B.3.5.3：信息體部分詳細描述的新能源車型需要上報的數據信息，這些信息都要求實時上報。上報數據內容包括整車、驅動電機、燃料電池、發動機、車輛位置、極值數據、報警數據以及可充電儲能裝置電壓數據和溫度數據。這里極值數據指的是動力電池系統的數據，關注的是電池的模塊和電池單體的極值信息，比如最高/最低單體電壓、最高/最低溫度等。燃料電池數據和發動機數據只有當車輛分別是燃料電池汽車和插電式混合動力汽車時才需要上報。可充電儲能裝置電壓數據和溫度數據具體指動力電池系統電壓和溫度，不止是系統的總電壓、模組溫度，更細化到每一個單體及每一個溫度采集點的信息。

下文詳述GB/T 32960.3—2016中附錄B中B.3.5.3：信息體部分的內容。

3 各系統數據格式及定義

附錄B中B.3.5.3參照7.2.3信息體內容。7.2.3中給出了各系統要求上報的數據格式及定義，包含信號名稱、長度、數據類型及信號描述（即SLOT）。具體應用過程中，需要主機廠通信設計人員自行將上報數據進行封裝（CAN通信封裝成CAN報文）。附錄B中對于驅動電機、燃料電池、發動機、車輛位置、極值數據以及報警數據均參見7.2.3中相應描述的內容。表B.5、B.6、B.7及B.8具體定義了動力電池系統的詳細信息。附錄B中表B.4定義了整車數據，比7.2.3中表9的定義，多了加速踏板行程值和制動踏板狀態兩個數據要求。這里要注意的是制動踏板的信號給出了一個模擬量，長度一字節，分辨率1%，有效值范圍為0～100，表示0～100%。我們知道傳統車的制動信號是一個開關量信號，這里卻定義了一個模擬量信號，原因在于電動汽車中應用電制動踏板的時候，電制動踏板的信號就是個模擬量，此時需根據加速踏板的踩踏力度上傳踏板開度的百分比信號。即使電動汽車加裝的傳統的開關量制動踏板，模擬量信號仍然可以使用，即在踩踏時傳輸100% ，未踩踏時傳輸0，前提是基于對制動踏板的正確標定。

4 動力電池系統數據

通讀GB/T32960.3—2016會發現，標準中對動力電池系統數據的要求非常細化。首先是表16的極值數據格式和定義，表18通用報警標志位定義中總共定義了18個通用報警標志，其中13個是電池系統的故障；附錄中表B.5、B.6描述了可充電儲能裝置的電壓數據信息，其中包含電池系統中每一個單體的電壓信息；表B.7描述了可充電儲能裝置的溫度數據信息，包含了動力電池系統中每一個溫度采集點。由這些描述可以看出，我們需要了解車型的動力電池系統的電池包成組方式。

4.1 電池包成組

以某純電動車型動力電池系統成組方式為例進行說明，圖2為電池系統成組方式簡圖。該電池系統總共有9個電箱，電池成組方式：每個電池包由40個電芯組成，其成組方式是2并20串，9個電池箱串聯。整個電池系統共有單體總數40*9=360個，溫度采集點6*9=54個。電池單體數、溫度采集點數的排序從電箱1到電箱9依次排序。

4.2 單體電壓及溫度數據上報

圖2 電池系統成組方式簡圖

1）方式一，由章節4.1可知，該動力電池系統電池單體為360個，溫度采集點54個。根據表16極值數據格式和定義，單體電壓信號要占用2個字節長度，分辨率為0.001V，有效值范圍0～15V。表B.6中提到，“當本幀單體個數超過200時，應拆分成多幀數據進行傳輸”。談及多幀傳輸，很容易就會想到SAE J1939—21中定義的傳輸協議。由于單體數和溫度采集點數都需要用多包傳輸，因此總共有兩幀多包傳輸數據。定義上報一個單體電壓值的報文標識符為0x1CFF35F3，且只上報一個單體電壓數值。當要上報兩個及兩個以上單體電壓值時，應使用傳輸協議進行上報。同理定義發送一個溫度采集點的報文標識符為0x1CFF36F3，一個溫度值占用一個字節，其余字節均用0xFF填充。當要上報兩個及兩個以上溫度值時，應使用傳輸協議進行上報。最終通過發送兩幀多包數據，就可以實現所有的單體電壓值和溫度采集點溫度值信息。

2）方式二，當單體個數小于200時，可以采用變ID的方式，具體為一幀CAN數據有8個字節，可以打包4個單體的電壓數據。這里仍以該電池系統為例進行說明，360個單體需要360/4=90幀數據。溫度信號占用一個字節，因此一幀數據可以打包8個溫度采集點，54個溫度采集點需要54/8≈7幀數據。因此僅單體電壓和溫度采集點共需要90+7=97幀數據。即使按照200個單體進行計算，也需要約57幀數據。這樣需要的數據幀太多，且使用變ID的方式會導致ID數量與電池系統電芯數量直接正相關，電芯越大，ID數越多，如此實現上較困難，而且意義不大。且通信協議版本無法統一，若再有其他不一樣的電芯數的項目則需要再次變更通信協議，維護麻煩。因此不建議采用。

3）方式三，這里提供一種單體電壓和溫度發送方式供參考，見表1、表2。

表1 單體電壓數據上報

方式三是采用一幀數據，通過若干個周期來發送全部單體電壓或采集點溫度的數值。這樣的好處就是：每個周期內相當于只發送了一幀數據，總線負載占用率低，且避免了接收很多幀數據的麻煩。缺點是車載終端必須得等到所有的信息都傳輸完畢之后，才能統一上報平臺，數據更新有一定的延時。

表2 溫度采集點數據上報

綜上所述，不管單體個數大于200還是小于200，利用傳輸協議上傳數據是一種比較合理的方式。

5 報警數據

附錄B中定義的報警數據參見標準中表17。表17的報警數據格式和定義，定義了和故障相關的數據上報，具體包含故障等級、通用報警標志位、可充電儲能裝置故障總數、可充電儲能裝置故障代碼列表、驅動電機故障總數、驅動電機故障代碼列表、發動機故障總數、發動機故障代碼列表、其它故障總數以及其它故障代碼列表。由此可看出，對于故障信息的關注度比較多，其中重點關注可充電儲能裝置、驅動電機及發動機，其它故障總數包含具體車型中除動力電池系統、驅動電機、發動機之外的其它部件的故障。故障代碼列表部分SLOT描述為廠商自行定義，這就給了主機廠很大的發揮空間。主機廠可根據自己的具體情況自行采用認為好的上報方式。

6 可充電儲能子系統的概念

GB/T32960.3中提到“可充電儲能子系統”這個概念，如表B.5中的可充電儲能子系統個數、表B.6中可充電儲能子系統號等，那么什么是可充電儲能子系統？GB/T 18384.1—2015中有“可充電儲能系統”的定義，即可充電儲能系統（rechargeable energy storage system（縮寫為REESS），指可充電的可提供電能的能量存儲系統，如蓄電池、電容器。GB 7258—2017中3.2.7對純電動汽車的定義，指由電機驅動，且驅動電能來源于車載可充電能量儲存系統（REESS）的汽車。由此可見，可充電儲能子系統指的就是新能源車型上的動力電池、電容器等。這樣我們不難得出，純電動汽車、插電式混合動力汽車中，可充電儲能裝置一般只有動力電池系統，因此這里的可充電儲能子系統就是指的動力電池系統，并且車輛上僅有一套可充電儲能系統。

當車輛上配備至少兩套可充電儲能裝置，此時就要分為可充電儲能子系統1、可充電儲能子系統2。典型的應用就是燃料電池汽車。燃料電池的工作原理是將作為燃料的氫在汽車搭載的燃料電池中，與大氣中的氧氣發生氧化還原化學反應，產生出電能來帶動電機工作，由電機帶動汽車中的機械傳動結構，從而驅動電動汽車前進。由定義可以看出，燃料電池不是可充電的能存儲能量的系統，因此嚴格意義上講燃料電池系統不能算可充電儲能系統。但燃料電池汽車上一定有蓄電池等可充電系統，這樣當燃料電池產生的電能沒有用于車輛驅動時，可以在這些可充電系統里儲存起來。GB/T 32960.3附錄A中表A.5給出了車載儲能裝置的類型及代碼，其中就包含了燃料電池。因此在燃料電池汽車中，就有兩個可充電儲能子系統：一個是燃料電池系統，一個是動力電池系統。