QCT 1205.4-2024《纯电动乘用车换电平台 第4部分：电池包与设施的通信》

ICS43.040CCST36QCAll-electricpassengervehiclepowerexchangeplatform-Part4:CommunicabetweenbatterypackandfacilitiesQC/TXXXXX—XXXX 2规范性引用文件 3术语和定义 4总则 25网络拓扑 36物理层 47数据链路层 48报文格式和内容 4QC/TXXXXX—XXXX本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件是QC/TXXXXX《纯电动乘用车换电通用平台》的第4部分：电池包与设施的通信，其他以下3部分：——第1部分：车辆；——第2部分：电池包；——第3部分：车辆与设施的通信。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国汽车标准化技术委员会（SAC/TC114）提出并归口。本文件起草单位：蔚来汽车科技（安徽）有限公司、中国汽车技术研究中心有限公司、奥动新能源汽车科技有限公司、宁德时代新能源科技股份有限公司、合肥国轩高科动力能源有限公司、北京新能源汽车股份有限公司、浙江吉智新能源汽车科技有限公司、中汽研新能源汽车检验中心（天津）有限公司、上海汽车集团股份有限公司创新研究开发院、时代电服科技有限公司、北京胜能能源科技有限公司、上海捷能智电新能源科技有限公司、比亚迪汽车工业有限公司、深圳供电局有限公司、杭州鸿途智慧能源技术有限公司、上海启源芯动力科技有限公司。本文件主要起草人：刘财志、刘桂彬、王芳、陆文成、曹冬冬、张凯、胡攀攀、曾士哲、张志祥、王春超、徐斌、王凯、张宝强、汪国康、张珺、吴冠军、侯艳丽、王锋、高一峰、何山、罗浩亮、蒋园媛。QC/TXXXXX—XXXX引言电动汽车换电模式进入产业化、市场化阶段，亟需标准支撑与引领行业的发展，换电安全性和换电兼容性成为现阶段标准化主要工作目标。在换电安全性标准方面，已经发布了GB/T40032《电动汽车换电安全要求》。换电兼容性标准体系划分为两个系列，一是车载换电系统互换性系列标准，规定具体接口、电池包结构尺寸等软硬件要求，用于实现微观部件的互换性，如电池包的互换；二是换电通用平台系列标准，规定了车辆外廓尺寸、最大总质量等内容，用于实现车辆、电池包和换电站在软硬件宏观层面上的兼容换电，满足行业的共享换电需求。QC/TXXXXX《纯电动乘用车换电通用平台》拟由四个部分组成：——第1部分：车辆。规定车辆外廓尺寸、离地间隙、最大总质量、轴距、轮距等。——第2部分：电池包。规定电池包在车辆上的安装方位、接口和机构在电池包上的安装位置、电池包质量、母线电压、充放电最大电流、控制电路拓扑结构等。——第3部分：车辆与设施的通信。规定车辆与换电站进行兼容换电时必需的通信要求。——第4部分：电池包与设施的通信。规定电池包在换电站中进行充电时必需的通信要求。本文件的发布机构提请注意，声明符合本文件时，可能涉及8.2和8.4其对应内容相关的专利的使用。本文件的发布机构对于该专利的真实性、有效性和范围无任何立场。该专利持有人已向本文件的发布机构承诺，并愿意同任何申请人在合理且无歧视的条款和条件下，免费许可任何组织或者个人在实施该标准时实施专利。该专利持有人的声明已在本文件的发布机构备案。相关信息可以通过以下联系方式获得：专利1持有人姓名：上海蔚来汽车有限公司地址：上海市嘉定区专利2持有人姓名：蔚来控股有限公司地址：安徽省合肥市经济技术开发区——请注意除上述专利外，本文件的某些内容仍可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。1QC/TXXXXX—XXXX纯电动乘用车换电通用平台第4部分：电池包与设施的通信本文件规定了纯电动乘用汽车电池包与设施之间基于控制器局域网（ControllerAreaNetwork,以下简称CAN）的通信物理层、数据链路层及应用层的通信要求。本文件适用于纯电动乘用车换电用电池包与换电设施之间的通信。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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/T19596电动汽车术语GB/T27930—2015电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议GB/T29317电动汽车充换电设施术语GB/T29772—2013电动汽车电池更换站通用技术条件GB/T32895—2016电动汽车快换电池箱通信协议ISO11898-1:2015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[Roadvehicles—Controllerareanetwork(CAN)—Part1:Datalinklayerandphysicalsignaling]ISO11898-2:2016道路车辆控制器局域网络第2部分：高速媒体访问层[Roadvehicles—Controllerareanetwork(CAN)—Part2:High-speedmediumaccessunit]ISO11898-3:2006道路车辆控制器局域网络第3部分：低速媒体访问层[Roadvehicles—Controllerareanetwork(CAN)—Part3:Low-speed,fault-tolerant,medium-dependentinterface]ISO14229-1:2013道路车辆通用诊断服务第1部分：诊断规范和需求[Roadvehicles—Unifieddiagnosticservices(UDS)—Part1:Specificationandrequirements]SAEJ1939-11:2016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[Recommendedpracticeforserialcontrolandcommunicationvehiclenetwork—Part11:Physicallayer-250Kbits/s,twistedshieldedpair]SAEJ1939-21：2022商用车控制系统局域网CAN通信协议第21部分：数据链路层[Recommendedpracticeforserialcontrolandcommunicationvehiclenetwork—Part21:Datalinklayer]SAEJ1939-81:2017商用车控制系统局域网CAN通信协议第81部分：应用层-网络管理[Recommendedpracticeforserialcontrolandcommunicationvehiclenetwork—Part81:Applicationlayer-NetworkManagement]3术语和定义GB/T19596和GB/T29317界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1动力蓄电池tractionbattery为电动汽车动力系统提供能量的蓄电池。[来源：GB/T19596—2017，3.3.1.1.1.1]3.2蓄电池管理系统batterymanagementsystem；BMS监视蓄电池的状态(温度、电压、荷电状态等)，可以为蓄电池提供通讯、安全、电芯均衡及管理控制，并提供与应用设备通讯接口的系统。[来源：GB/T19596—2017，3.3.2.1.10]2QC/TXXXXX—XXXX3.3换电电池包swappablebatterypack通常包括蓄电池组、蓄电池管理系统、快换动力蓄电池箱及相应附件(冷却部件、连接线缆等)，具有从外部获得电能并可对外输出电能的单元。3.4电池更换站（换电站）batteryswapstation采用电池更换模式为电动汽车提供电能的场所。[来源：GB/T29317—2012，5.2]3.5电池更换系统batteryswapsystem实现电动汽车动力蓄电池更换的机械设备和电气设备组成的系统。电池更换系统由动力蓄电池箱、电池箱连接器、充电架、电池箱存储架、电池箱更换设备、电池箱转运设备、车辆导引系统等组成。[来源：GB/T29317—2012，6.3]3.6电池箱存储架batterypackstoragerack用于集中承载电池箱的设备。[来源：GB/T29317—2012，6.3.4]3.7锁电batterylock通过OTA升级或软件升级等措施更改电池管理参数，如调整电池系统充电电压限值、SOC使用区间、电池能量输出阈值等，来控制电池可携带的电量。3.8CAN数据帧CANdataframe用于传输数据的CAN协议所必需的有序位域，以帧起始(SOF)开始，帧结束(EOF)结尾。3.9标识符identifierCAN仲裁域的标识部分。3.10标准帧standardframeCAN2.0B规范中定义的使用11位标识符的CAN数据帧。3.11扩展帧extendedframeCAN2.0B规范中定义的使用29位标识符的CAN数据帧。3.12诊断故障码diagnostictroublecode在线诊断系统中用来识别故障条件的通用数字标识符。4总则4.1按照GB/T29772—2013中4.2的要求，换电站内可包括：充电设备、电池箱更换设备、电池箱存储设备、电池箱转运设备、车辆导引系统、电池检测与维护设备、监控室、配电室、安全防护设施、行车道、停车位、营业室以及其他辅助设施。4.2换电站与电池管理系统通过电池箱连接器进行电气连接。3QC/TXXXXX—XXXX4.3换电站（换电设施）与电池包（电池管理系统）之间的通信，应包括充电功能的通信和其它功能的通信。4.4换电站的充电设备与电池管理系统之间根据GB/T27930规定的通信协议进行充电功能的通信，并且电池管理系统支持GB/T32895定义的通信协议进行其它功能的通信，此种通信模式定义为模式1。4.5换电站的充电设备与电池管理系统之间不采用GB/T27930规定的通信协议进行充电功能的通信，采用CAN标准帧或自定义充电交互流程，此种通信模式定义为模式2。4.6在充电过程中，充电机与电池管理系统应监测电压、电流和温度等参数，同时电池管理系统应根据充电控制算法管理整个充电过程。4.7换电电池包内，正的电流值代表放电，负的电流值代表充电。4.8换电电池包应能识别电池包在车上或在换电站内，并且在换电站内的电池包应关闭与整车通信相关的故障诊断。5网络拓扑根据GB/T32895—2016附录A中规定的换电电池包网络拓扑结构，非车载充电机通过车辆ECU或电池箱架控制器对电池箱组进行充放电管理，车辆ECU或电池箱架控制器与非车载充电机之间的通信协议应按照GB/T27930的规定，车辆ECU或电池箱架控制器与电池箱之间可以通过有线或者无线的方式进行通信，网络拓扑见图1。车辆ECU或电池箱架控制器可以集成在电池管理系统中。图1电动汽车快换电池包网络拓扑在换电站内，充电设备、电池检测与维护设备等设备，与换电电池包或电池箱架控制器形成新的网络拓扑，见图2。4QC/TXXXXX—XXXX图2换电站电池更换系统网络拓扑6物理层按照图2中定义的网络拓扑，换电电池包与电池更换系统之间应至少有2路CAN总线：充电CAN和诊断与监控CAN。充电CAN的物理层应符合ISO11898-1、SAEJ1939-11中关于物理层的规定，或者符合ISO11898-2中关于高速物理层的规定，通信速率应不低于250kbit/s。充电CAN网络中，充电设备和电池管理系统应各自匹配终端电阻。诊断与监控CAN的物理层应符合ISO11898-2中关于高速物理层的规定，通信速率应不低于500kbit/s，屏蔽双绞线。7数据链路层7.1充电CAN网络支持SAEJ1939-11协议的物理层，数据链路层应采用GB/T27930中定义的扩展帧格式，29位标识符。7.2若给定参数组数据长度≤8字节，按照给定的报文长度进行传输。若给定参数组数据长度为9～1785字节时，数据传输需采用多个CAN数据帧，通过传输协议功能的连接管理能力来建立和关闭多包参数组的通信。7.3换电站设备与电池管理系统应支持SAEJ1939-81协议的网络地址，网络地址分配见表1。表1支持SAEJ1939协议的网络地址分配7.4支持ISO11898-2协议的高速物理层，数据链路层应符合ISO11898-1中关于数据链路层和物理信号的规定。电池充电设备以及电池检测与维修设备等与电池管理系统之间采用CAN2.0B或CANFD帧格式通信。8报文格式和内容5QC/TXXXXX—XXXX8.1换电电池包自检8.1.1在换电站内对电池包进行充放电控制之前，应对电池包进行自检。电池自检的工作流程宜参考图3换电站电池自检工作流程图6QC/TXXXXX—XXXX8.1.2在电池自检过程中，换电站中的检测设备通过诊断与监控CAN，并按照ISO14229-1:2013中10.2规定的通用诊断服务$22-ReadDataByIdentifier访问BMS内存储的数据，来识别电池的生产批次，电池包批次性数据宜符合表2的要求。表2电池包批次性数据BatteryPackProductC电池包版本号，用于识别不同类38.1.3在电池自检过程中，换电站中的检测设备通过诊断与监控CAN总线，并按照ISO14229-1:2013中10.2规定的通用诊断服务$22-ReadDataByIdentifier来检测电池包内零部件的寿命，电池包零部件寿命数据宜符合表3的要求。表3电池包零部件寿命数据210n210n20nMainpositive20nMainnegative20n1810n7QC/TXXXXX—XXXX210n8.1.4在电池自检过程中，换电站中的检测设备通过诊断与监测CAN总线，并按照ISO14229-1:2013中10.2规定的通用诊断服务$22-ReadDataByIdentifier来获取电池的健康状态，电池包寿命健康数据宜符合表4的要求。表4电池包健康状态数据21020%202041041041040104010数210n数210n8QC/TXXXXX—XXXX8.1.5支持模式1的电池管理系统，在低压上电后，也可按照表5定义的报文分类与换电设施进行通信，用于电池自检和电池包状态监控。表5基本报文与运行数据报文分类168263684585686单体蓄电池或蓄电67温度检测点温度数据68单体蓄电池或蓄电池模块电压极值统计689温度检测点温度极688.2换电电池包充电控制和温度控制8.2.1换电电池包在完成电池自检后，充电设施和电池管理系统进入充电阶段。支持模式1的电池管理系统，在完成物理连接和低压辅助上电后，通过充电握手、充电参数配置、充电过程和充电结束等阶段，完成电池包充电功能。低压辅助上电及充电握手阶段报文分类见表6。表6充电握手阶段报文分类址6362687充电参数配置阶段报文分类见表7。表7充电参数配置阶段报文分类址7充电机发送事件同步6768态41充电机输出准备就绪41在充电过程中，换电站充电机根据电池充电需求来调整充电电压和充电电流以保证充电过程正常进行。充电阶段报文分类见表8。表8充电阶段报文分类9QC/TXXXXX—XXXX址65796867774444同时在充电过程中，应对充电电池包进行实时状态监测，实时监控报文分类宜采用表9的规定。表9电池箱实时监控报文分类168258368465据66计6876886896868685868息68具备水冷系统的换电电池包，宜监测电池包热管理信息用于电池包充电过程中的温度控制。电池包热管理报文分类宜采用表10的规定。表10电池包热管理报文分类168电池包热管理报文格式宜采用表11的规定。表11电池包热管理报文格式1238分辨率：0.5℃/位，偏移量：-40℃,数值范围：8分辨率：0.5℃/位，偏移量：-40℃,数值范围QC/TXXXXX—XXXX8分辨率：0.5℃/位，偏移量：-40℃,数值范围输出/输入能量报文分类宜采用表12的规定。表12输出/输入能量报文分类168输出/输入能量报文格式宜采用表13的规定。表13输出/输入能量报文格式1储器记录该值~分辨率：0.1kWh/位，偏移量：0kWh，数值范围：0kW储器记录该值~分辨率：0.1kWh/位，偏移量：0kWh，数值范围：0kW储器记录该值~分辨率：0.1kWh/位，偏移量：0kWh，数值范围：0kW），分辨率：0.1kWh/位，偏移量：0kWh，数值范围：0kWh~421108.2.2支持模式2的电池管理系统，在充电过程中，换电站设备与电池管理系统之间宜按照表14规定的报文内容来进行通信。表14电池包充电控制和温度控制实时数据VA432QC/TXXXXX—XXXXA13VA2minVVV8888888%8%7133QC/TXXXXX—XXXX22222221~~~~~~式3QC/TXXXXX—XXXX2VA28.2.3电池包充电过程中充电控制时序如图4所示。图4换电站电池包充电控制流程8.2.4电池包充电过程中温度控制时序如图5所示。QC/TXXXXX—XXXX图5换电站电池包温度控制流程8.3换电电池包电量控制8.3.1