国家电网有限公司电动汽车充电设备标准化设计方案-计费控制单元与充电控制器通信协议.doc
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1、计费控制单元与充电控制器通信协议1 范围本部分规定了计费控制单元与充电控制器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、交互流程、报文分类、报文格式和内容的定义。本部分适用于计费控制单元和充电控制器之间的通信。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Q/GDW 11709.1-2017 电动汽车充电计费控制单元 第1部分:技术条件IEC 60870-5-101 基本远动
2、任务的配套标准(Transmission Protocols-Companion Standard for Basic Telecontrol Tasks)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 seri
3、al control and communication vehicle network Part 11: Physical layer250K 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)3 术语和定义GB/T 19596、Q/GDW 11709.1-2017界定的以及下列术语和定义适用
4、于本文件。3.1帧 frame组成一个完整信息的一系列数据位。3.2CAN 数据帧 CAN data frame 组成传输数据的 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 identifierCAN仲裁域的标识部分。3.5标准帧 standard frameCAN总线中定义的使用11位标识符的CAN数据帧。3.6扩展帧 extended frameCAN总线中定义的使用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
5、优先权为0级,最低优先权为7级。3.8参数组 parameter group在一报文中传送参数的集合。参数组包括:命令、数据、请求、应答和否定应答等。3.9参数组编号 parameter group number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)、组扩展域(8位)。3.10可疑参数编号 suspect parameter number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
6、据链路层的一部分,为传送数据在9字节或以上的PGN提供的一种机制3.13七个八位位组二进制时间(CP56time2a)时间定义在 IEC 60870-5-101 中的7.2.6.18。4 缩略语下列缩略语适用于本文件。PG:参数组(Parameter Group)PGN:参数组编号(Parameter Group Number)SPN:可疑参数编号 (Suspect Parameter Number) PGU:协议数据单元(Protocol data Unit)5 总则5.1 计费控制单元与充电控制器之间通信网络采用CAN2.0B通信协议。5.2 在充电过程中,计费控制单元和充电控制器交互充电
7、状态信息及故障信息等,同时充电控制器根据计费控制单元控制整个充电过程。5.3 计费控制单元与充电控制器之间的CAN通信网络应由计费控制单元和充电控制器两个节点组成,不得连接其它CAN通信节点。5.4 本部分数据传输采用低字节先发送的格式。6 物理层采用本协议的物理层应符合ISO 11898-1:2003、SAE J1939-11:2006 中关于物理层的规定。计费控制单元与充电控制器之间的通信速率应采用125 kbit/s。7 数据链路层7.1 地址的分配本部分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。计费控制单元定义为不可配置地址,即该地址固定在程序代码中,包括服务工具在内的任何
8、手段都不能改变其源地址。充电控制器定义为可配置地址。计费控制单元和充电控制器分配的地址如表1所示。表1 计费控制单元与充电控制器地址分配装置首选地址计费控制单元138(8AH)充电控制器一机(桩)一充246(F6H)一机(桩)多充224(0xE0)239(0xEF)备注:一体单充设备,充电控制器使用通信地址F6H,充电接口标识为0; 一体双充设备,1号充电控制器通信地址为E0H,充电接口标识为1,2号充电控制器通信地址为E1H,充电接口标识为2。分体双充设备,1号充电控制器通信地址为E0H,充电接口标识为1,2号充电控制器通信地址为E1H,充电接口标识为2。7.2 协议数据单元(PDU)每个C
9、AN数据帧包含一个单一的协议数据单元(PDU),见表2。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2 协议数据单元(PDU)RDP表1表2表3表4表5表6表7表8表9表10表11表12表13表14表15表16表17表18表19表20表21表22表23表24表25表26.表27表28PPFPSSADATA3118880 64说明:(数据格式要求)1. P为优先权:从最高0设置到最低7。2. R位保留位:备今后开发使用,本标准设为0。3. DP为数据页:用来选择参数组描述的辅助页,本标准设为0。4. PF为PDU格式:用来确定PDU的格式,以
10、及数据域对应的参数组编号。5. PS为PDU特定格式:PS值取决于PDU格式。本标准中采用PDU1格式,PS值为目标地址。6. SA为源地址:发送此报文的源地址。7. DATA为数据域:若给定参数组数据长度8字节,按照8字节进行传输,缺省值为00H。若给定参数组数据长度为9 1785,数据传输需要多个CAN数据帧,通过协议传输功能通信,详见7.5的规定。8. 本表第三行表示位数。7.3 协议数据单元(PDU)格式选用SAE J1939-21:2006中定义的PDU1格式。7.4 参数组编号(PGN)PGN的第二个字节为PDU格式(PF)值,高字节和低字节均置为00H。7.5 传输协议功能本部分
11、中的大于8字节的数据帧应采用以下多帧传输协议传输。接收完多帧协议数据时,应进行数据的校验,当校验不通过时,丢弃此次传输数据。多帧报文不能嵌套发送。对于多帧报文,报文周期为整个数据包的发送周期,单帧报文间隔时间不小于10ms。表 3 多帧数据传输协议格式帧序号Data1Data2Data3Data4Data5Data6Data7Data81当前报文序号报文总帧数报文有效数据长度低字节报文有效数据长度高字节有效数据01有效数据02有效数据03有效数据042当前报文序号有效数据05有效数据06有效数据07有效数据08.有效数据N校验码低字节校验码高字节00H00H说明:(数据格式要求)1. 有效数据
12、长度是指自“有效数据01”至“有效数据N”的字节个数。2. 校验码是指自“报文总帧数”至“有效数据N”(不包含每帧报文内的“当前报文序号”)的累加和。3. 当前报文序号范围为:1 255。当最后一帧不满8字节时,按照8字节传输,未使用部分置为00H。8 计费控制单元与充电控制器交互流程8.1 主交互流程图 1 计费控制单元与充电控制器交互主流程图8.2 主交互流程计费控制单元与充电控制器充电交互控制流程图见图2。图 2 计费控制单元与充电控制器充电交互控制流程图9 报文分类9.1 总则本部分报文按照类型分为:命令帧、状态帧、数据帧、心跳帧、错误帧。在发送方发送命令帧和状态帧时,如果未收到接收方
13、返回的相应应答帧,则发送方按报文周期循环发送,直至收到相应的应答帧或到达超时时间;如果超时,则发送方需要按照相应的错误帧报文周期和次数给接收方发送错误帧。接收方收到发送方的命令帧或状态帧时,则应立即按规定周期持续发送应答帧报文,直至到达超时时间。接收方在发送命令应答的周期内收到命令方发送的重复命令时,不再对该命令重新进行应答。报文数据长度为 8 字节,实际数据不足 8 字节的按照 8 字节上送,未使用部分置为00H。9.2 命令帧命令帧包含充电启动、充电停止、下发对时、版本校验、下发充电参数、充电服务启停控制、电子锁控制、功率调节控制和充电桩配置信息查询,命令帧格式应符合表4。表 4 命令帧分
14、类报文描述PGNPGN(Hex)优先权数据长度(Byte)数据类型报文周期(ms)超时时间(s)源地址-目的地址充电启动帧256000100H48BIN2505计费控制单元-充电控制器充电启动应答帧512000200H48BIN2502充电控制器-计费控制单元充电停止帧768000300H48BIN2505计费控制单元-充电控制器充电停止应答帧1024000400H48BIN2502充电控制器-计费控制单元下发对时帧1280000500H68BIN/计费控制单元-充电控制器下发对时应答帧1536000600H68BIN5002充电控制器-计费控制单元版本校验帧1792000700H68BIN5
15、005计费控制单元-充电控制器版本校验应答帧2048000800H68BIN5002充电控制器-计费控制单元下发充电参数信息帧2304000900H68BIN5005计费控制单元-充电控制器下发充电参数信息应答帧2560000A00H68BIN5002充电控制器-计费控制单元充电服务启停控制帧2816000B00H48BIN2505计费控制单元-充电控制器充电服务启停控制应答帧3072000C00H48BIN2502充电控制器-计费控制单元电子锁控制帧3328000D00H48BIN2505计费控制单元-充电控制器电子锁控制应答帧3584000E00H48BIN2502充电控制器-计费控制单元
16、功率调节控制帧3840000F00H48BIN2505计费控制单元-充电控制器功率调节控制应答帧4096001000H48BIN2502充电控制器-计费控制单元充电桩配置信息查询帧24576006000H68BIN5005计费控制单元-充电控制器充电桩配置信息查询应答帧24832006100H637BIN5002充电控制器-计费控制单元升级心跳帧28672007000H48BIN1000/计费控制单元-充电控制器升级心跳应答帧28928007100H48BIN1000/充电控制器-计费控制单元启动下载命令帧29184007200H48BIN5002计费控制单元-充电控制器启动下载应答帧2944
17、0007300H48BIN5002充电控制器-计费控制单元索要区间命令帧29696007400H4不定BIN5002计费控制单元-充电控制器索要区间应答帧129952007500H48BIN5002充电控制器-计费控制单元索要区间应答帧230208007600H48BIN5002充电控制器-计费控制单元 启动组包命令帧30464007700H48BIN5002计费控制单元-充电控制器启动组包应答帧30720007800H48BIN5002充电控制器-计费控制单元数据发送帧30976007900H48BIN101计费控制单元-充电控制器完成组包命令帧31232007A00H48BIN5002计费
18、控制单元-充电控制器完成组包应答帧31488007B00H48BIN5002充电控制器-计费控制单元程序校验数据帧31744007C00H48BIN5002计费控制单元-充电控制器程序校验应答帧32000007D00H48BIN5002充电控制器-计费控制单元立即复位命令帧32256007E00H48BIN5002计费控制单元-充电控制器立即复位应答帧32512007F00H48BIN500/充电控制器-计费控制单元定值设置命令帧32768008000H6不定BIN/计费控制单元-充电控制器定值设置命令应答帧33024008100H6不定BIN/充电控制器-计费控制单元定值查询命令帧33280
19、008200H6不定BIN/计费控制单元-充电控制器定值查询命令应答帧33536008300H6不定BIN/充电控制器-计费控制单元9.3 状态帧状态帧包含启动完成和停止完成状态,状态帧格式应符合表 5。表 5 状态帧分类报文描述PGNPGN(Hex)优先权数据长度(Byte)数据类型报文周期(ms)超时时间(s)源地址-目的地址充电启动完成帧4352001100H4不定BIN2505充电控制器-计费控制单元充电启动完成应答帧4608001200H48BIN2505计费控制单元-充电控制器充电停止完成帧4864001300H4不定BIN2505充电控制器-计费控制单元充电停止完成应答帧5120
20、001400H48BIN2505计费控制单元-充电控制器充电桩状态帧5376001500H68BIN5005充电控制器-计费控制单元充电桩状态帧5632001600H68BIN5005充电控制器-计费控制单元9.4 数据帧数据帧包含遥信帧和遥测帧。直流充电桩数据帧格式应符合表 6,交流充电桩数据帧格式应符合表7。遥信帧、遥测帧应在计费控制单元与充电控制器完成校验版本和充电参数下发后开始发送,遥信帧、遥测帧应在计费控制单元与充电控制器通讯超时后停止发送。表 6 直流充电桩数据帧分类报文描述PGNPGN(Hex)优先权数据长度(Byte)数据类型报文周期(ms)超时时间(s)源地址-目的地址遥测帧
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