电动汽车国标充电报文解析及应用

钟文浩

摘要：为了更有效准确确定电动汽车有关国标充电的故障范围，熟练掌握电动汽车CAN报文的分析方法非常重要。文章论述了电动汽车国标充电报文的接收方法，充电流程及分析，国标充电常见故障与原因，通过实例解析了如何应用CAN报文来进行国标充电故障诊断的方法。

关键词：电动汽车；国标充电 ；报文解析；应用

中图分类号：TM9106文献标识码：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国标充电定义

国标充电是指由国家能源局、工信部提出，由电动汽车充电设施标准化技术委员会颁布的国家充电标准。针对充电机和车载设备提出了标准、智能、安全的充电要求。我们通常所说的国标充电是指车载设备（BMS）和充电机按照国标通讯协议进行充电，目前使用的通讯协议版本为：GB/T 27930-2011。

2国标充电报文读取

2.1所需的工具和软件

笔记本电脑和ZLCGCANTest软件。

2.2接收报文的方法

（1） 找到需要的CAN线（如果接收整车报文则要接整车CAN），连接CAN线和CAN卡，确认CANH与CANL未接反。

（2） 连接CAN卡和电脑，确认USB接头与CAN卡连接可靠。

（3） 打开ZLGCANTest软件，点击打开设备设置波特率（常用的波特率一般为250 kbit/s和500 kbit/s两种）。

（4）点击启动CAN接收报文。

（5） 如需保存报文分析，则点击保存。

3报文分析方法

（1）根據需要确认对应的帧ID。例如需要看充电需求，则通过通讯协议找到ID：181056f4。如表1 所示。

（2）在通讯协议中找到该帧数据的定义（如电池充电需求的PGN为4096，则要找到PGN4096报文格式，PGN指的是数据的参数组编号）。如表2所示。

其中：SPN3072电压需求；数据分辨率：01 V/位，0 V偏移量；数据范围：0～750 V；

（3）根据定义解析报文的实际内容。

如报文：181056F4 数据帧 扩展帧 0x05 ce 18 1a 0e 01

前2个字节代表电压需求（国标协议中相邻2个字节高位在后）：18ce

那么BMS发给充电机的需求电压为：6350（18ce转换为十进制）×0.1（分辨率）+0（偏移量）=635 V

4国标充电流程

国标充电流程如图1所示。

4.1物理连接

充电枪与充电插座完好对接，充电机与BMS开始工作并检测连接确认信号（充电机检测CC1对地3.2～4.8 V，BMS检测CC2对地电压5.2～6.8 V）正常，则物理连接成功。

4.2握手阶段

当BMS和充电机物理连接完成并上电后，BMS和充电机进入握手阶段，握手阶段报文分类如表3所示。

（1）充电机首先发送充电机辨识报文CRM（ID：1801F456），在未收到BMS辨识报文前，确认码=0x00（即报文数据中Byte1=0x00）。

（2）当BMS接收到充电机的CRM辨识报文（Byte1=0x00）后，向充电机发送BMS和车辆辨识报文BRM，由于数据长度超过8个字节（BRM共41 Byte），需要使用传输协议功能传输。

（3）当充电机收到BMS发送的BRM辨识报文后，发送辨识报文CRM确认码=0xAA（即Byte1=0xAA）表示辨识成功，则握手阶段完成。

4.3传输协议解析

（1）传输协议分两个主要功能：消息的拆装和重组以及连接管理。长度大于8 Byte的消息无法用单个CAN数据帧来装载，需要拆分为若干个小的数据包，然后使用单个数据帧对其逐一传送，而接收方必须能接收这些单个的数据帧，然后解析各个数据包并重组成原始信息。

RTS—“发送者”指请求发送消息的电控单元。

CTS—“响应者”指发出应答消息的电控单元。

（2）数据包：CAN数据帧包含一个8 Byte的数据域。由于组成长信息的单个数据包必须能被识别出来以便正确重组，因此把数据域的首字节定义为数据包的序列编号，每个数据包都会被分配到一个从1到255的序列编号，最大长度（255包×7 Byte/包）1785 Byte。

（3）传输协议步骤（以握手阶段的BRM报文为例说明）

①首先BMS作为“发送者”发出请求发送消息的RTS（ID：1CEC56F4）报文中数据的具体定义如表4所示。

连接模式下的请求发送（TP.CM_RTS）：指定目标地址

5参数配置

充电握手阶段完成后，充电机和BMS进入参数配置阶段，在此阶段充电机向BMS发送充电机最大输出能力报文，BMS根据最大输出能力判断是否能够进行充电。

参数配置阶段步骤如下：

（1）BMS向充电机发送动力蓄电池充电参数BCP，由于数据长度超13 Byte，需要采用传输协议来传输。

（2）充电机发送时间同步信息CTS（ID：1807F456）。

（3）充电机发送最大输出能力报文CML（ID：1808F456）。

（4）BMS根据CML报文判断能否进行充电，同时发送充电准备就绪报文BRO（ID：100956F4）。

（5）充电机接收到BMS的BRO报文后发送充电机输出准备就绪报文CRO（ID：100AF456）。

完整参数配置阶段报文解析如图3所示。

6充电阶段

充电配置阶段完成后，充电机和BMS进入充电阶段。在整个充电阶段BMS实时向充电机发送电池充电需求，充电机根据电池充电需求来调整充电电压和电流以保证充电过程的正常进行。在充电过程中充电机和BMS相互发送各自充电状态，除此之外，BMS根据要求向充电机发送动力蓄电池状态信息及电压、温度等信息。

BMS根据充电过程是否正常、电池状态是否达到BMS自身设定的充电结束条件以及是否受到充电机中止充电报文来判断是否结束充电；充电机根据是否收到停止充电指令、充电过程是否正常、是否达到人为设定的充电参数或者是否受到BMS中止报文来判断是否结束充电。

充电阶段报文如下：

（1）BMS发送电池充电需求报文BCL（181056F4）。

（2）BMS发送电池充电总状态报文BCS（9Byte 传输协议）。

（3）充电机发送充电状态报文CCS（ID：1812F456）。

（4）BMS发送电压（BMV）、温度等信息（BMT）-传输协议 。

上述所有充电参数，在充电过程中按照协议要求的報文周期循环的发送，当充电过程中出现异常或者充满电时将停止充电，同时发送充电停止报文如下：

（1）BMS发送停止报文BST（ID：101956F4）。

（2）充电机发送停止报文CST（ID：101AF456）。

7充电结束

当充电机和BMS停止充电后，双方进入充电结束阶段。在此阶段BMS向充电机发送这个充电过程中的充电统计数据包括：初始SOC、终了SOC、电池最高，最低电压；充电机收到BMS 的充电统计数据后，向BMS发送充电过程中输出电量、累计充电时间等信息。

8国标充电常见故障与原因

（1）BMS会检测CC2对地电压异常，导致物理连接未完成：CC2检测线问题或者充电枪电阻异常（CC2对地电阻正常为1 kΩ）。

（2）充电机或者BMS发送报文超时、报文不稳定：软件问题、CAN干扰问题、CAN线终端电阻问题（60 Ω最佳）。

（3）BMS在采用传输协议发送BMS辨识报文CRM时，当所有数据传输完毕后，充电机未回复消息应答（1CECF456第1字节 表示控制字节为0X13，该报文表示充电机已成功接收完BMS发送的信息）：充电机软件问题。

（4）参数配置完成后充电继电器未闭合，充电机检测不到电池总压：软件问题、主板硬件问题、继电器控制线问题。

9国标充电故障分析方法

（1）万用表测量CC2对地电压或电阻。

（2）参数配置完成后，测量充电机端高压线，确定充电回路是否形成。

（3）读取报文，观察报文中断截点，然后具体分析中断前一帧报文是否异常。

这帧报文本身就有问题，未体现终止充电的原因，充电机发送了停止充电报文（101af456），前面一帧是BMS发送完电池充电参数（BCP），正常紧随着应该是充电机发送时间同步信息（CTS）和充电机最大输出能力（CML），很显然是充电机的报文发送出现了问题。

（4）解析充电机和BMS发送的错误报文，找出原因。

参考文献：

[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.电动汽车电池管理系统与非车载充电机之间的通讯协议[Z].2010（05）.