电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统
1 范围
本标准规定了电动汽车非车载传导式充电机（以下简称充电机）与电池管理系统（Battery Management System，以下简称BMS）之间基于控制器局域网（Control Area Network，以下简称CAN）的通信物理层、数据链路层及应用层的定义。
本标准适用于采用GB/T 18487.1规定的充电模式4的充电机与BMS之间的通信，也适用于充电机与具有充电控制功能的车辆控制单元之间的通信。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 19596 电动汽车术语
GBT18487.1电动汽车传导充电系统第1部分通用要求
ISO 11898-1:2003道路车辆控制器局域网络第1部分：数据链路层和物理信令（Road vehicle –Control area network (CAN) Part 1: Data link layer and physical signaling）
SAE J1939-11:2006商用车控制系统局域网CAN通信协议第11部分：物理层，250K比特/秒，屏蔽双绞线（Recommented practice for serial control and communication vehicle network Part 11: Physical layer – 250K bits/s, twisted shielded pair）
SAE J1939-21:2006商用车控制系统局域网CAN通信协议第21部分：数据链路层（Recommented practice for serial control and communication vehicle network Part 21: Data link layer）
SAE J1939-73:2006商用车控制系统局域网CAN通信协议第73部分：应用层—诊断（Recommented practice for serial control and communication vehicle network Part 73: Application Layer – Diagnostics）
3 术语和定义
GB/T 19596、SAE J1939界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
帧frame
组成一个完整信息的一系列数据位。
3.2
CAN 数据帧CAN data frame
用于传输数据的CAN协议所必需的有序位域，以帧起始（SOF）开始，帧结束（EOF）结尾。
3.3
报文messages
一个或多个具有相同参数组编号的“CAN数据帧”。
3.4
标识符identifier
CAN 仲裁域的标识部分。
3.5
标准帧standard frame
CAN2.0B规范中定义的使用11位标识符的CAN数据帧。
3.6
扩展帧extended frame
CAN2.0B规范中定义的使用29位标识符的CAN数据帧。
3.7
优先权priority
在标识符中一个3位的域，设置传输过程的仲裁优先级，最高优先权为0级，最低优先权为7级。
3.8
参数组parameter group (PG)
在一报文中传送参数的集合。
3.9
参数组编号parameter group number (PGN)
用于唯一标识一个参数组的一个24位值。参数组编号包括：保留位、数据页、PDU格式域（8位）、PDU特定域（8位）。
3.10
可疑参数编号suspect parameter number (SPN)
应用层通过参数描述信号，给每个参数分配的一个19位值。
3.11
协议数据单元protocol data unit (PDU)
一种特定的CAN数据帧格式。
3.12
传输协议transport protocol
数据链路层的一部分，为传送数据9~1785字节的PGN提供的一种机制。
3.13
电子控制单元electronic control unit (ECU)
电子控制单元，即车载电脑，由微控制器和外围电路组成。
3.14
诊断故障代码diagnostic trouble code（DTC）
一种用于识别故障类型、相关故障模式以及发生次数的4字节数值。
4 总则
4.1充电机与BMS之间通信网络采用CAN2.0B通信协议。充电流程参见附录A。
4.2在充电过程中，充电机和BMS监测电压、电流和温度等参数，同时BMS管理整个充电过程。
4.3充电机与BMS之间的CAN通信网络应由充电机和BMS两个节点组成。
4.4数据信息传输采用低字节先发送的格式。
4.5正的电流值代表放电，负的电流值代表充电。
4.6执行本标准的充电机和BMS宜具备向前兼容性。
5 物理层
采用本标准的物理层应符合ISO 11898-1:2003、SAE J1939-11:2006中关于物理层的规定。本标准充电机与BMS的通信应使用独立于动力总成控制系统之外的CAN接口。充电机与BMS之间的通信速率采用250 kbit/s。
注：在通信环境恶劣的专用场合（如通信距离较长的商用车充电站），经供电设备制造商和电动汽车制造商协商一致，可采用50kbit/s通信速率。
6 数据链路层
6.1 帧格式
采用本标准的设备应使用CAN扩展帧的29位标识符，具体每个位分配的相应定义应符合SAE J1939-21:2006中的相关规定。
6.2 协议数据单元(PDU)
每个CAN数据帧包含一个单一的协议数据单元（PDU），见表1。协议数据单元由七部分组成，分别是优先权，保留位，数据页，PDU格式，PDU特定，源地址和数据域。
表1 协议数据单元（PDU）
位
->
6.3 协议数据单元(PDU)格式
选用SAE J1939-21:2006中定义的PDU1格式。
6.4 参数组编号(PGN)
PGN的第二个字节为PDU格式（PF）值，高字节和低字节位均为00H。
6.5 传输协议功能
BMS与充电机之间传输9~1785字节的数据使用传输协议功能。连接初始化、数据传输、连接关闭应遵循SAE J1939-21:2006中5.4.7和5.10消息传输的规定。对于多帧报文，报文周期为整个数据包的发送周期。
汽车it6.6 地址的分配
网络地址用于保证信息标识符的唯一性以及表明信息的来源。充电机和BMS定义为不可配置地址，即该地址固定在ECU的程序代码中，包括服务工具在内的任何手段都不能改变其源地址。充电机和BMS分配的地址如表2所示。
表2 充电机和BMS地址分配
6.7 信息类型
CAN总线技术规范支持五种类型的信息，分别为命令、请求、广播/响应、确认和组功能。具体定义应遵循SAE J1939-21:2006中5.4信息类型的规定。
7 应用层
7.1 应用层采用参数和参数组定义的形式。
7.2 采用PGN对参数组进行编号，各个节点根据PGN来识别数据包的内容。
7.3 使用“请求PGN”来主动获取其他节点的参数组。
7.4 采用周期发送和事件驱动的方式来发送数据。
7.5 如果需发送多个PGN数据来实现一个功能的，需同时收到该定义的多个PGN报文才判断此功能发送成功。
7.6 定义新的参数组时，尽量将相同功能的参数、相同或相近刷新频率的参数和属于同一个子系统内的参数放在同一个参数中；同时，新的参数组既要充分利用8个字节的数据宽度，尽量将相关的参数放在同一个组内，又要考虑扩展性，预留一部分字节或位，以便将来进行修改。
7.7 修改第9章已定义的参数组时，不应对已定义的字节或位的定义进行修改；新增加的参数要与参数组中原有的参数相关，不应为节省PGN的数量而将不相关的参数加入到已定义的PGN中。
7.8 充电过程中充电机和BMS各种故障诊断定义应遵循SAE J1939-73:2006的5.1中CAN总线诊断系统的要求，附录B给出了故障诊断报文定义规范。
7.9 报文选项分为必须项和可选项，对于同一帧报文中全部内容为可选项的，该报文可以选择不发送，对于同一帧报文中部分内容为可选项的，可选项所有位按照本标准规定格式发送或填充1，本标准未规定的无效位或字段填充1。本标准未规定的位或预留位填充1。
7.10 报文的长度和必须项内容及格式需按照本标准中规定发送。
8 充电总体流程
整个充电过程包括六个阶段：物理连接完成、低压辅助上电、充电握手阶段、充电参数配置阶段、充电阶段和充电结束阶段。在各个阶段，充电机和BMS如果在规定的时间内没有收到对方报文或没有收到正确报文，即判定为超时（超时指在规定时间内没有收到对方的完整数据包或正确数据包），超时时间除特殊规定外，均为5s。当出现超时后，BMS或充电机发送9.5规定的错误报文，并进入错误处理状态。在对故障处理的过程中，根据故障的类别，分别进行不同的处理（参见附录C）。在充电结束阶段中，如果出现了故障，直接结束充电流程。报文的开始发送条件和中止发送条件参见附录D。充电总流程具体见图1。
图1 充电总体流程图
9 报文分类
9.1 低压辅助上电及充电握手阶段
充电握手阶段分为握手启动阶段和握手辨识阶段，当充电机和BMS物理连接完成并上电后，开启低压辅助电源，进入握手启动阶段发送握手报文，再进行绝缘监测。绝缘监测结束后进入握手辨识阶段，双方发送辨识报文，确定电池和充电机的必要信息。CHM报文和BHM报文是为产品兼容的新增报文，用于在握手启动阶段充电机和BMS判断双方使用的标准版本。典型的充电工作状态转换参见图A.1和图A.2，充电时序详见GB/T 18487.1。充电握手阶段报文应符合表3的要求。
表3 充电握手阶段报文分类
9.2 充电参数配置阶段
充电握手阶段完成后，充电机和BMS进入充电参数配置阶段。在此阶段，充电机向BMS发送充电机最大输出能力的报文，BMS根据充电机最大输出能力判断是否能够进行充电。典型的充电工作状态转换参见图A.3。充电参数配置阶段报文应符合表4的要求。
表4 充电参数配置阶段报文分类