1、 北京理工大学电动车辆工程技术中心 纯电动汽车整车通信协议：PEV-CANBUS20060620 机密 1、通讯协议制定的原则这里的原则是指制定通讯协议时遵循的原则，不涉及协议本身的一些规则。 先进性。制定的协议要尽量与国际接轨，参照国际SAEJ1939/11、ISO11898、ISO 7637，以及国家标准GB/T 18858.2、GB/T18487.1-2001、 GB/T18487.2-2001、GB/T1487.3-2001、GB/T 18387-2001、GB/T 14023-2000、GB/T 17619-1998、TB/T 3034-2002和QC/T 413-2002，在其基础
2、上进行改进，并有自己的特色。原因主要是考虑到国外成熟的协议是经过实践检验的，借用它可以少走弯路。另外，本协议参照了中科院电工所制定的电动汽车动力系统通讯协议。 指导性。制定的协议必须要考虑车辆的特性，指导整车和相关零部件相关控制技术的发展。 兼容性。制定的协议要适用于各种车型，多种结构形式。 扩展性。制定的协议要便于以后升级发展，扩展的协议要兼容前面制定的协议。2、功能界定电池管理系统具有如下功能：（1） 与整车控制系统进行信息交互，将电池的相关信息发给整车控制器，防止电池的过放电；（2） 与充电机控制系统、调度系统、车载及地面监控系统进行信息交互；（3） 通过软、硬握手方式，与充电机控制系统
3、协同，对整车动力电池进行管理，防止电池的过充；（4） 电池管理系统应设置漏电流检测装置；（5） 电池管理系统应具有高压连接器检测功能。3、 参照标准 ISO11898 道路车辆数字信息交换用于高速通讯的控制器局域网络 SAE J1939/11 GB/T 18858.2 低压开关设备和控制设备、控制器设备接口第三部分：DeviceNet。 GB/T18487.1-2001 电动车辆传导充电系统 一般要求 GB/T18487.2-2001 电动车辆传导充电系统 电动车辆与交流/直流电源的连接要求 GB/T18487.3-2001 电动车辆传导充电系统 电动车辆与交流/直流充电机（站） GB/T 1
4、8387-2001 电动车辆的电磁场辐射强度的限值和测量方法 带宽9kHz30MHz GB/T 14023-2000 车辆、机动船和由火花点火发动机驱动的装置的无线电骚扰特性的限制和测量方法 GB/T 17619-1998 机动车电子电器组件的电磁辐射抗扰性限值和测量方法 ISO 7637 道路车辆传导和耦合的电气骚扰 TB/T 3034-2002 机车车辆电气设备电磁兼容性试验及其限制 QC/T 413-2002 汽车电气设备基本技术条件4、 网络中的ECU拓扑结构网络拓扑结构如图1所示，CAN总线采用内外三条子网。其中高速网络段CAN1传输速率为250kbps，用于动力系统ECU通讯；高速
5、网络段CAN2传输速率为250kbps，为与地面系统进行通信；内部网络是电池管理系统内部各个模块间进行通信。电池管理系统的网络拓扑结构按电池的运作模式分为3种形式：（1）运营模式下的网络拓扑结构250K（2）应急性整车充电模式的网络拓扑结构（3）快速更换模式下地面电池充电网络拓扑结构5、通讯原则和规定电动汽车网络总线通讯协议主要参考SAE J1939来制定。5.1物理层遵循的原则（1） 控制器电源：符合GB/T11858.3标准的规定，电源应由整车和充电接口两个电源供电。考虑到纯电动大客车的实际低压系统的实际电压，设计的ECU应满足电源电压1836V，20A电流；（2） 蓄电池管理系统与整车控
6、制器之间的接口采用标准CAN2.0B接口（3） 网络系统支持热拔插。电源应具有反接保护和掉电检测功能。（4） 位时间（bit time）：即每一位占用的时间。在这个位时间中进行总线管理，包括ECU同步、网络传输延时补偿、采样点定位等。这个时间可以由CAN协议的集成电路来设定。网络上所有节点的位时间必须设置为相同值。整车网络推荐位时间为4 S，对应的传输速率为250 kbit/s，网络长度为40m； （5） 拓扑结构：网络的接线拓扑应该是一个尽量紧凑的线形结构以避免电缆反射。ECU接入总线主干网的电缆要尽可能短。为使驻波最小化，节点不能在网络上等间距接入，接入线也不能等长，且接入线的最大长度应小
7、于1m；（6） 屏蔽终端：屏蔽终端是一点接地。（7） 通信电缆应尽量离开动力线（0.5m以上）、离开24V控制线（0.1m以上）；5.2数据链路层应遵循的原则数据链路层的规定主要参考CAN2.0B和J1939的相关规定。 使用CAN扩展帧的29位标识符并进行了重新定义，以下为29标识符的分配表：IDENTIFIER 11BITSSRRIDEIDENTIFIER EXTENSION 18BITSPRIORITYRDPPDU FORMAT(PF)SRRIDEPFPDU SPECIFIC(PS)SOURCE ADDRESS(SA)32111876543218765432187654321282726
8、252423222120191817161514131211109876543210其中，优先级为3位，可以有8个优先级；R一般固定为0；DP现固定为0；8位的PF为报文的代码；8位的PS为目标地址或组扩展；8位的SA为发送此报文的源地址； 接入网络的每一个节点都有名称和地址，名称用于识别节点的功能和进行地址仲裁，地址用于节点的数据通信 每个节点都至少有一种功能，可能会有多个节点具有相同的功能，也可能一个节点具有多个功能 节点的编址规则：如果J1939已有定义，则尽量使用J1939已定义的地址；具有多个功能的ECU，可以使用多个地址，也可以重新定义新的地址；新定义地址，应使用208231这段属
9、于公路用车的预留地址； 采用广播和单播相接合的方式进行数据传输，单播报文主要用于解决相同功能节点的控制问题，其它情况下尽量使用广播报文 采用数据块编码和节点编码相接合的方式进行数据通信 数据帧采用CRC校验 总线错误严重时具有自动关闭功能5.3 应用层应遵循的规定应用层的规定主要参考J1939的相关规定。 应用层定义了协议数据单元PDU的两种格式PDU1和PDU2 采用PGN对数据块（参数组）进行编号，广播方式下，ECU根据PGN来识别数据块的内容 使用远程请求报文来获取主动请求其它节点的参数组 采用周期发送和事件驱动的方式来发送数据 定义新的参数组时，尽量将相同功能的参数、相同或相近刷新率的
10、参数和属于同一个子系统内的参数放在同一个参数组中；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； 修改J1939已定义的参数组时，不要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，不要为了节省PGN的数量而将不相关的参数加入到已定义的PGN中；对于功能相近的ECU，可以在已定义的PGN中利用未定义部分来增加识别位，判断出ECU的功能，充分利用原来已定义的参数。6、 ECU源地址分配下表是纯电动汽车可能用到的ECU节点名称和分配的地址。其中整车控制器地址为新分配的地址，而电机控制器
11、1电机控制器 4、电子节气门控制器、驾驶室显示器、ABS控制器和蓄电池管理系统1蓄电池管理系统4为原SAE J1939定义并已经分配了地址。ECU名称地址目的寻址的报文编号（PF）ID备注整车控制器（PVCU）20807新定义电动助力转向系统（EPS）2274855CAN网关（GATWAY）2286471充电机控制系统（CCS）2293239调度系统2304047电机控制器1(MCU)239815SAE J1939已定义ABS控制器(ABS)11驾驶信息显示405663蓄电池管理系统 #1(BMS)2432431蓄电池管理系统 #2(BMS)24407变速器ETC31623实际的网络中，蓄电池
12、可能只有一个，电机控制器也可能只有一个。7、数据格式定义纯电动汽车驱动系统各ECU输出信号表数据类型比例因子范围(实际量程)偏移量字节数总电压0.1V/bit0 to 10000(0 to 1000)02BYTE总电流0.1A/bit0 to 65535(-3200 to 3353.5)320002BYTE容量（AH）2AH0 to 255(0510AH)01BYTE容量(kWH)1 kWH/0.01kw.H0 to 255(0255kWH)-32000-+33535320001/2BYTE单体电池电压0.01V/bit0 to 1500(0 to 15)高四位为箱号（1-15，0无效）低12
13、位电压：0-4095V02BYTE转矩1NM/bit0 to 64255(-32000 to 32255)-320002BYTE转速1RPM/bit0 to 4500（0 to 4500）02BYTE温度1/bit0 to 250(-40 to 210)-401BYTE压力0.01Mpa/bit0 to 3500(0 to 35)02BYTE电池（SOC）0.4%/bit0 to 250（0 to 100%）01BYTE踏板信号0.4%/bit0 to 250（0 to 100%）01BYTE生命信号1/bit025501BYTE车速0.1km.h-1/bit0 to 2000（0 to 20
14、0.0）02BYTE方向盘转角1/64度/bit0 to 64000（-500+500度）-5002BYTE开关信号开关（0X55:关闭;0XAA：打开）01BYTE8电池管理系统ECU参数组定义8.1电池管理系统CAN1BMSC1_0: (ID: 0x1818D0F3) OUTINID通信周期数据电池管理系统整车控制器PGN=6352100MS位置数据名SPN1ByteUbus (电池系统测量总线电压值)低字节注：两字节数据低字节在前，高字节在后；同一字节中高位在前；低位在后；本字节紧跟DLC后输出；PRDPPFPSSA600242082432ByteUbus (电池系统测量总线电压值)高字
15、节3ByteIbattery （-/+）(电池充/放电电流)低字节4ByteIbattery （-/+）(电池充/放电电流)高字节5ByteSOC（电池模块SOC）6ByteTemp.amb（电池箱内环境最高温度）7Byte电池Status_Flag18Byte备用/当前剩余能量KW.h或预计可行驶距离Status_Flag1：8bit(MSB)7bit6bit5bit4bit3bit2bit1bit(LSB)不匹配SOC太低停车温度过高过电流SOC过低(需补电，报警)SOC过高模块电压过低模块电压过高修改意见：增加电池匹配故障（用于避免将没充电的电池和充满电的电池混合使用）另外，是否需要增加
16、电池均衡性指标注：逻辑1表示事件为真；逻辑0表示事件为假BMSC1_1: (ID: 0x1819D0F3)OUTINID通信周期数据电池管理系统整车控制器PGN=6608100MS位置数据名SPN1Byte电池模块最低电压低字节注：两字节数据低字节在前，高字节在后；同一字节中高位在前；低位在后；PRDPPFPSSA600252082432Byte电池模块最低电压高字节3Byte电池模块最高电压低字节4Byte电池模块最高电压高字节5Byte电池模块最高温度6ByteTrange（电池模块温度极差）7Byte电池Status_Flag28Byte保留Status_Flag2：8bit(MSB)7
17、bit6bit5bit4bit3bit2bit1bit(LSB)未用未用未用未用未用未用未用电池均衡故障注：逻辑1表示事件为真；逻辑0表示事件为假8.2电池管理系统CAN2电池管理系统为整车信息显示系统以及充电池信息监控系统提供的详细数据报文。电池编号由整车电压最低到最高依次1,2,3, 下表是电池管理系统可能用到的ECU节点名称和分配的地址。ECU名称地址目的寻址的报文编号（PF）ID备注电池管理系统 #12430：14个电池采集点的电压1：58个电池采集点的电压2：912个电池采集点的电压3：1316个电池采集点的电压4：1720个电池采集点的电压5：2124个电池采集点的电压25：101
18、104个电池采集点的电压0x180028F30x180128F30x180228F30x180328F30x180428F30x180528F30x181928F3电池管理系统 #2(BMS)2440，1（16个电池包温度）2，3（预留）4,5（每箱电池的SOC）?6,7（预留）8,9(每箱电池的平均电压)1015（与充电设备的安全信息）0x180028F4; 0x180128F40x1804E5F4; 0x1805E5F40x1808E5F4; 0x1809E5F4信息显示系统402633充电设备2293441BMSC2_DISPLAY_V1: (ID: 0x180028F3)OUTINID
19、通信周期数据电池管理系统信息显示系统PGN=0500MS位置数据名SPN1Byte电池模块1电压低字节注：两字节数据低字节在前，高字节在后；同一字节中高位在前；低位在后；本字节紧跟DLC后输出；PRDPPFPSSA6000402432Byte电池模块1电压高字节3Byte电池模块2电压低字节4Byte电池模块2电压高字节5Byte电池模块3电压低字节6Byte电池模块3电压高字节7Byte电池模块4电压低字节8Byte电池模块4电压高字节BMSC2_DISPLAY_V2: (ID: 0x180128F3)OUTINID通信周期数据电池管理系统信息显示系统PGN=256500MS位置数据名SPN
20、1Byte电池模块5电压低字节注：两字节数据低字节在前，高字节在后；同一字节中高位在前；低位在后；本字节紧跟DLC后输出；PRDPPFPSSA6001402432Byte电池模块5电压高字节3Byte电池模块6电压低字节4Byte电池模块6电压高字节5Byte电池模块7电压低字节6Byte电池模块7电压高字节7Byte电池模块8电压低字节8Byte电池模块8电压高字节BMSC2_DISPLAY_V25: (ID: 0x181928F3)OUTINID通信周期数据电池管理系统信息显示系统PGN=3072500MS位置数据名SPN1Byte电池模块100电压低字节注：两字节数据低字节在前，高字节在
21、后；同一字节中高位在前；低位在后；本字节紧跟DLC后输出；PRDPPFPSSA60025402432Byte电池模块100电压高字节3Byte电池模块101电压低字节4Byte电池模块101电压高字节5Byte电池模块103电压低字节6Byte电池模块103电压高字节7Byte电池模块104电压低字节8Byte电池模块104电压高字节BMSC2_DISPLAY_T1： (ID: 0x180028F4)OUTINID通信周期数据电池管理系统信息显示系统PGN=0500MS位置数据名SPN1Byte电池包1温度PRDPPFPSSA6000402442Byte电池包2温度3Byte电池包3温度4By
22、te电池包4温度5Byte电池包5温度6Byte电池包6温度7Byte电池包7温度8Byte电池包8温度BMSC2_DISPLAY_T2： (ID: 0x180128F4)OUTINID通信周期数据电池管理系统信息显示系统PGN=256500MS位置数据名SPN1Byte电池包9温度PRDPPFPSSA6001402442Byte电池包10温度3Byte电池包11温度4Byte电池包12温度5Byte电池包13温度6Byte电池包14温度7Byte电池包15温度8Byte电池包16温度BMSC2_ Broadcast1: (ID: 0x18F100F4)OUTINID通信周期数据电池管理系统其
23、它系统PGN=256500MS位置数据名SPN1ByteStatus_Flag3PRDPPFPSSA60024102442Byte保留（或供应商代码）3ByteCHAR-MODE4Byte车号低字节5Byte车号高字节6Byte蓄电池串联单体数：Bnn7Byte实际容量SAHb/能量KWH(0-255KW)8Byte额定容量（AH）标识码：Ahb/能量KWH(0-255KW)Status_Flag3：8bit(MSB)7bit6bit5bit4bit3bit2bit1bit(LSB)电池检测单元标识：Li：不关心，固定为1铅酸类：1： 2V系列 2： 6V系列 4： 12V系列NiH类 1：1
24、.2V系列 2： 6V系列 4： 12V系列电池管理系统类型标识码：0，3，5，6，7保留1：标准配置型2：电压优先配置型 4：温控优先配置型并联路数（00：1路；01：2路；10：3路；11：4路）蓄电池额定容量标识码AHb按下式计算：Ahb =额定容量（AH） 2 （单位：AH）蓄电池单体数量Bnn：以电压（标准配置型和电压优先型）或温度检测单元（温控优先型）为计数单元。CHAR_MODE8bit(MSB)7bit6bit5bit4bit3bit2bit1bit(LSB)操作模式IC卡模式非IC卡模式蓄电池类型：000：保留001：阀控密封铅酸蓄电池010：铅布蓄电池011：NiH蓄电池1
25、00：A类Li+蓄电池（小内阻）101：B类Li+蓄电池（中内阻）110：C类Li+蓄电池（大内阻）111： 保留充电控制位：允许：1禁止：0看门狗状态位：0：看门狗复位1：看门狗有效，紧急停机。高压连接状态：正常：0故障：1绝缘状态：正常：0不正常：1BMSC2_ Broadcast2： (ID: 0x18F101F4)OUTINID通信周期数据电池管理系统其它系统PGN=256500MS位置数据名SPN1Byte当电池的绝缘电阻高于500欧姆/伏特的时候，发送0当电池的绝缘电阻低于500欧姆/伏特但高于100欧姆/伏特的时候，发送1当电池的绝缘电阻低于100欧姆/伏特的时候，发送2PRDP
26、PFPSSA60024112442Byte保留3Byte电池模块最高电压低字节4Byte电池模块最高电压高字节5Byte端电压低字节6Byte端电压高字节7Byte电池模块最高温度8ByteStatus_Flag4Status_Flag4：电池组连接接头状态（0：正常；1：未连接）（编号：由低电压到高电压依次）8bit(MSB)7bit6bit5bit4bit3bit2bit1bit(LSB)8连接插头状态7连接插头状态6连接插头状态5连接插头状态4连接插头状态3连接插头状态2连接插头状态1连接插头状态 8:连接正常/0,不正常/1 ,0-7:连接点遍号,从电池组负极为1,正为最高(109)BMSC2_CHARGE_1：(ID: 0x1805E5F4)OUTINID通信周期数据电池管理系统充电设备PGN=256500MS位置数据名SPN1Byte单体电池最高允许充电电压低字节
