電動汽車國標充電報文解析及應用

鐘文浩

摘要：為了更有效準確確定電動汽車有關國標充電的故障范圍，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充電報文的接收方法，充電流程及分析，國標充電常見故障與原因，通過實例解析了如何應用CAN報文來進行國標充電故障診斷的方法。

關鍵詞：電動汽車；國標充電 ；報文解析；應用

中圖分類號：TM9106文獻標識碼：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國標充電定義

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

2國標充電報文讀取

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，點擊打開設備設置波特率（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）根據需要確認對應的幀ID。例如需要看充電需求，則通過通訊協議找到ID：181056f4。如表1 所示。

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

其中：SPN3072電壓需求；數據分辨率：01 V/位，0 V偏移量；數據范圍：0～750 V；

（3）根據定義解析報文的實際內容。

如報文：181056F4 數據幀 擴展幀 0x05 ce 18 1a 0e 01

前2個字節代表電壓需求（國標協議中相鄰2個字節高位在后）：18ce

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

4國標充電流程

國標充電流程如圖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（即報文數據中Byte1=0x00）。

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

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

4.3傳輸協議解析

（1）傳輸協議分兩個主要功能：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數據幀來裝載，需要拆分為若干個小的數據包，然后使用單個數據幀對其逐一傳送，而接收方必須能接收這些單個的數據幀，然后解析各個數據包并重組成原始信息。

RTS—“發送者”指請求發送消息的電控單元。

CTS—“響應者”指發出應答消息的電控單元。

（2）數據包：CAN數據幀包含一個8 Byte的數據域。由于組成長信息的單個數據包必須能被識別出來以便正確重組，因此把數據域的首字節定義為數據包的序列編號，每個數據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）傳輸協議步驟（以握手階段的BRM報文為例說明）

①首先BMS作為“發送者”發出請求發送消息的RTS（ID：1CEC56F4）報文中數據的具體定義如表4所示。

連接模式下的請求發送（TP.CM_RTS）：指定目標地址

5參數配置

充電握手階段完成后，充電機和BMS進入參數配置階段，在此階段充電機向BMS發送充電機最大輸出能力報文，BMS根據最大輸出能力判斷是否能夠進行充電。

參數配置階段步驟如下：

（1）BMS向充電機發送動力蓄電池充電參數BCP，由于數據長度超13 Byte，需要采用傳輸協議來傳輸。

（2）充電機發送時間同步信息CTS（ID：1807F456）。

（3）充電機發送最大輸出能力報文CML（ID：1808F456）。

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

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

完整參數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實時向充電機發送電池充電需求，充電機根據電池充電需求來調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相互發送各自充電狀態，除此之外，BMS根據要求向充電機發送動力蓄電池狀態信息及電壓、溫度等信息。

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

充電階段報文如下：

（1）BMS發送電池充電需求報文BCL（181056F4）。

（2）BMS發送電池充電總狀態報文BCS（9Byte 傳輸協議）。

（3）充電機發送充電狀態報文CCS（ID：1812F456）。

（4）BMS發送電壓（BMV）、溫度等信息（BMT）-傳輸協議 。

上述所有充電參數，在充電過程中按照協議要求的報文周期循環的發送，當充電過程中出現異常或者充滿電時將停止充電，同時發送充電停止報文如下：

（1）BMS發送停止報文BST（ID：101956F4）。

（2）充電機發送停止報文CST（ID：101AF456）。

7充電結束

當充電機和BMS停止充電后，雙方進入充電結束階段。在此階段BMS向充電機發送這個充電過程中的充電統計數據包括：初始SOC、終了SOC、電池最高，最低電壓；充電機收到BMS 的充電統計數據后，向BMS發送充電過程中輸出電量、累計充電時間等信息。

8國標充電常見故障與原因

（1）BMS會檢測CC2對地電壓異常，導致物理連接未完成：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發送報文超時、報文不穩定：軟件問題、CAN干擾問題、CAN線終端電阻問題（60 Ω最佳）。

（3）BMS在采用傳輸協議發送BMS辨識報文CRM時，當所有數據傳輸完畢后，充電機未回復消息應答（1CECF456第1字節 表示控制字節為0X13，該報文表示充電機已成功接收完BMS發送的信息）：充電機軟件問題。

（4）參數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，未體現終止充電的原因，充電機發送了停止充電報文（101af456），前面一幀是BMS發送完電池充電參數（BCP），正常緊隨著應該是充電機發送時間同步信息（CTS）和充電機最大輸出能力（CML），很顯然是充電機的報文發送出現了問題。

（4）解析充電機和BMS發送的錯誤報文，找出原因。

參考文獻：

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