本文主要是介绍【研发日记】吃透新能源充电协议(一)——GB27930实例报文解析,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!
文章目录
前言
背景介绍
充电协议框架
充电握手阶段
充电准备阶段
充电传输阶段
充电结束阶段
错误处理阶段
总结
参考资料
前言
近期在一个嵌入式开发项目中,用到了新能源充电协议,期间在翻阅各种资料文件时,一些地方还是容易理解偏差的。所以利用晚上和周末时间,把这些内容标注了一下,尽可能地把它们解释透彻。后面会用若干篇文章把这些内容总结分享出来,一方面备着将来翻看,另一方面也希望能够帮到这一领域的粉丝朋友们。
背景介绍
GB/T 27930规定了电动汽车快充时,充电机与车辆之间通过CAN交互的通信协议。其在充电中发挥的作用如下图所示:
充电协议框架
GB/T 27930的通信协议,在充电总体流程中所处的阶段如下图所示:
充电握手阶段
充电握手阶段的实例报文如下图所示:
CHM(Charger Handshake Message,充电机握手报文)是充电交互的第一个报文,是由充电机发起的,目的是向车辆发起请求,告诉车辆即将要准备充电了。在发送CHM之前,充电机需要先做完如下四件事情:
1,检查CC1信号,确保充电枪与车辆之间的机械连接已到位;
2,等待用户在充电桩的屏幕上完成扫码(或刷卡)操作,确保可以付充电费;
3,充电枪的锁钩锁止,确保机械连接不会意外断开;
4,充电桩给车辆的低压辅助供电线路通电,确保完全亏电的车辆在这也能启动。
BHM(BMS Handshake Message,车辆握手报文)是车辆端发出的第一个交互报文,目的是回应充电机的CHM请求,告诉充电机可以开始充电流程。在发送BHM之前,车辆要先检查CC2信号,从车辆的角度确保机械连接已到位。
CRM(Charger Recognize Message,充电机辨识报文),充电机收到BHM后开始发送该报文,目的是向车辆报告自己的基本信息(充电桩编号、充电桩位置),并辨识车辆的基本信息,如果辨识成功,就会将RecognitionResult置为0xAA(初始值为0x00)。在发送CRM之前,充电机要先进行绝缘自检,确保充电机的DC高压与外壳和大地之间不会漏电。
BRM(BMS Recognize Message,车辆辨识报文),车辆收到CRM后开始发送该报文,目的是向充电机报告自己的基本信息(比如车辆VIN、电压平台、电池容量、硬件生产信息和软件开发信息等)。
充电准备阶段
充电准备(参数配置)阶段的实例报文如下图所示:
BCP(Battery Charge Parameter,动力蓄电池充电参数报文),车辆收到辨识成功的CRM后开始发送该报文,目的是向充电机报告自己的充电参数,其中最关键的是最大充电电压和最大充电电流,告诉充电机后面的输出不要超过该上限。
CTS(Charger Time Synchronization,充电机时间同步报文),充电机收到BCP后开始发送该报文,目的是在充电机和车辆之间建立一个统一的时间基准。比如车辆断网了,车上的时间就会存在误差,这时候就可以使用CTS里的时间进行校准。在有些场景中,这个报文是不需要的,所以该报文是非必须的可选项。
CML(Charger Maximum Limit,充电机最大输出能力报文),充电机收到BCP后开始发送该报文,目的是向车辆报告自己的输出能力范围:最大最小充电电压,最大最小充电电流。以便车辆端的充电策略计算充电速度和剩余充电时间。
BRO(BMS Ready OK,BMS充电准备就绪报文),车辆收到CML后开始发送该报文,目的是向充电机报告自己是否为充电传输做好准备了。初始BmsReadyForCharging=0x00时,代表车辆已经开始准备了但是还没准备好。这时候车辆在做的准备工作是闭合电池包的主继电器,然后进行绝缘自检,确保车辆的DC高压与车体和大地之间不会漏电。由于是先闭合主继电器后绝缘自检,并且充电枪也已经插好了,所以如果充电枪和线缆有绝缘不良也会被检测到。当BmsReadyForCharging=0xAA时,代表车辆已经做完准备工作了。
CRO(Charger Ready OK,充电机输出准备就绪报文),充电机收到BRO后开始发送该报文,目的是向车辆报告自己是否为充电传输做好准备了。初始ChargerReadyForCharging=0x00时,代表充电机正在做准备工作——闭合充电机的主继电器。当ChargerReadyForCharging=0xAA时,代表充电机已经做完准备工作了。
充电传输阶段
充电传输阶段的实例报文如下图所示:
Tips:CCS和BSM中都有多余未使用的Byte和bit,默认使用0xFF和1填充。
BCL(Battery Charge Lead,电池充电需求报文),车辆收到0XAA的CRO后开始发送该报文,目的是向充电机报告自己的充电需求信息(充电电压、充电电流、恒压充电还是恒流充电)。这些充电需求信息是事实更新的,主要随着BMS的充电策略变化。
BCS(Battery Charge Status,电池充电总状态报文),车辆发送BCL时同时开始发送该报文,目的是向充电机报告自己当前的实时充电状态(电压、电流、SOC等),这些信息源于BMS自己的传感器采集和计算。
CCS(Charger Charge Status,充电机充电状态报文),充电机收到BCL和BCS后开始发送该报文,目的是向车辆报告自己当前的实时输出状态(电压、电流、累计时间等),这些信息源于充电机自己的传感器采集和计算。充电机在发送CCS的同时,要根据BCL中的需求来调整输出电压和输出电流。在恒压充电模式下,充电机的输出的电压应满足电压需求值,输出的电流不能超过电流需求值。在恒流充电模式下,充电机输出的电流应满足电流需求值,输出的电压不能超过电压需求值。
BSM(Battery Status Message,BMS发送动力蓄电池状态信息报文),车辆收到CCS后开始发送该报文,目的是向充电机报告自己的电池状态信息(最大单体电压的位号,最大最小单体温度和位号,过压,过SOC,过流,过温,绝缘状态、连接器状态等),确保在电池包出现异常时能够及时停止充电。
充电结束阶段
充电结束阶段的实例报文如下图所示:
CST(Charger Stop,充电机中止充电报文),要停止充电时,如果是充电机主动停止就直接发送该报文,如果是车辆主动停止就在收到BST后发送该报文,目的是向车辆报告自己即将停止充电,以及停止的原因。停止原因大体分为如下4种:
1,用户在给充电机设定的条件达到了,比如设定的充50度电,或者设定的充80元电费;
2,人为停止充电,比如用户在充电机屏幕上点击了停止充电,或者在充电机App上远程停止充电;
3,充电机故障或错误,比如充电机过热,或者充电机的电压电流异常等;
4,响应车辆发起的停止充电命令;
BST(BMS Stop,BMS中止充电报文),要停止充电时,如果是车辆主动停止就直接发送该报文,如果是充电机主动停止就在收到CST后发送该报文,目的是向充电机报告自己即将停止充电,以及停止充电的原因。停止原因大体分为如下4种:
1,电池包充满了,或者用户给车辆设置了某个SOC达到了;
2,电池包的总电压达到了BMS的管理值;
3,电池包的最高单体电压达到了BMS的管理值;
4,响应充电机发起的停止充电命令;
BSD(BMS Statistics Data,BMS统计数据报文),前面的CST和BST互发之后,充电机开始发送该报文,目的是向充电机报告本次充电过程后的统计结果(SOC,最大最小单体电压,最大最小单体温度)。
CSD(Charger Statistics Data,充电机统计数据报文),充电机收到BSD后开始发送该报文,目的是向车辆报告本次充电过程后的统计结果(累计充电时长、充电度数等)。在发送CSD之前,充电机要先停止电量输出,确保CSD的计算是准确的,也确保后面不会带载切断继电器。
在BSD发送CSD之后,充电机和车辆还需要继续做完如下四件事情:
1,车辆检测实际电流小于5A后,切断电池包继电器;
2,充电机检测实际电流小于5A后,切断充电机继电器;
3,充电机切断辅助供电电源线路;
4,用户处理充电机的结算等后续流程,解锁钩子,用户拔枪。
错误处理阶段
下期继续
总结
GB/T 27930通信协议各个阶段的报文和相应动作,汇总在一起如下图所示:
以上就是本人在研发中使用新能源充电协议 GB/T 27930时,一些个人理解和分析的总结,主要介绍了该充电协议的工作原理,展示了具体的实例报文,并分析了它的特点和应用。
后续还会分享另外几个最近解锁的新能源新充电协议新技能,欢迎评论区留言、点赞、收藏和关注,这些鼓励和支持都将成文本人持续分享的动力。
另外,上述例程使用的Demo工程,可以到笔者的主页查找和下载。
参考资料
GB/T 18487.1-2023 电动汽车传导充电系统 第1部分:通用要求GB/T 27930-2023 非车载传导式充电机与电动汽车之间的数字通信协议
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