QC-T 《燃料电池电动汽车 加氢通信协议》编制说明

《燃料电池电动汽车加氢通信协议》

（征求意见稿）

编制说明

一、工作简况

为了推动我国燃料电池汽车产业持续健康、科学有序发展，加强技术研发，保障燃料电

池汽车的安全稳定运行，同时推动建立并完善相关通信技术标准体系，全国汽车标准化技术

委员会电动车辆分技术委员会燃料电池电动汽车工作组提出针对燃料电池电动汽车加氢接

口通信协议标准的汽车行业标准提案，工业和信息化部于2020年5月25日下达立项计划，

计划号为“2020-0318T-QC”。该标准的建立将有效保障燃料电池汽车的氢气加注安全，推

动燃料电池汽车的示范运行，继而为实现零碳交通贡献燃料电池汽车的力量，进而实现交通

领域的2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标。

计划下达后，燃料电池电动汽车工作组成立专项起草组，积极开展相关研究，于2021

年8月形成初稿，但是受70MPa四型瓶以及加氢通信协议站点的普及不及预期、加氢通信

协议的国际标准适逢修订等因素的影响，导致项目研究不及预期。近年来，随着五部委燃料

电池电动汽车示范政策的落地，燃料电池电动汽车的产销量双双提升，加氢站建设明显提速，

同时基于北京冬奥会针对70MPa燃料电池电动汽车进行了示范应用，项目组研究了示范应

用过程中的经验，参考国际标准，进一步形成了新的标准草案。

2023年8月31日，在燃料电池电动汽车工作组2023年第2次会议上，起草组对QC/T

《燃料电池汽车加氢接口通信协议》向工作组成员介绍了工作进展。

2023年11月21日召开了QC/T《燃料电池汽车加氢接口通信协议》专题讨论会，专家

们对标准进行了细致深入地讨论。会议主要建议包括：适用范围参照GB/T24549《燃料电

池电动汽车安全要求》改为“本文件适用于使用压缩气态氢的燃料电池电动汽车”；增加“表

示层”中分隔符的数据示例；删除“传递方向”重复性描述；将红外发射装置和红外接收装

置的性能要求分类为装置性能要求和布置要求进行表述；将测试场景表格中的“Y”“N”

改为“√”“×”。会后，起草组根据专家要求对标准内容进行了修改，形成了详细汇报草

案。

2023年12月7日燃料电池电动汽车工作组2023年第3次会议，会上起草组向工作组

成员进行了详细汇报，并开展了细致讨论。会上建议：将标准名称改为《燃料电池电动汽车

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加氢通信协议》；为区别于GB/T42855-2023氢燃料电池车辆加注协议技术要求，增加“加

氢通信协议”术语定义；将比特误码率单独作为一项要求；删除测试方法中“模拟的加氢口

可由直径为30mm的不锈钢轴替代”内容。会后，起草组根据工作组成员意见进行了再次

修改，形成了征求意见稿。

二、汽车行业标准编制原则和确定汽车行业标准主要内容的依据

1编制原则

本标准编写符合《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。

本标准的编制综合考虑了技术发展现状、趋势，规定了燃料电池汽车加注通信采用红外

通信的形式，对通信协议的结构、数据的要求、通信有效性的测试方法等提出了要求，同时

对加注过程中通信的建立、通信及断开的基本要求作了规定。

本标准选用红外通信作为加氢通信的传输方式具有以下优势：

（1）车辆作为移动端，加氢站作为固定端，加氢枪连接加氢口周边区域为涉氢环境，

电信号接触式连接有产生电弧风险，更适合采用非接触式连接；

（2）红外通信利用红外线来传输信号，用来取代点对点的线缆连接；

（3）红外通信具备短距离，点对点直线数据传输特点，红外线发射角度较小，保密性

强，相比WIFI、蓝牙等传输形式做信号识别更简单；（蓝牙技术适用于短距离多点通信；

Wi-Fi技术适用于中长距离、高速率的局域网通信；NFC技术适用于极短距离、安全性较高

的通信和身份验证）

（4）红外模块功率低、体积小、成本低、无有害辐射、技术成熟，更适合批量化应用。

2标准主要内容

本标准包含范围、规范性引用文件、术语和定义、物理层、数据链路层、表示层、通信

数据定义与要求、通信过程、性能要求、测试方法、附录等11部分。

2.1适用范围

本文件适用于使用压缩气态氢的燃料电池电动汽车。

说明：适用范围参照GB/T24549《燃料电池电动汽车安全要求》编写。

2.2通信协议框架

本标准基于开放系统互联参考模型的框架，将通新协议划分为物理层、数据链路层、表

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示层对传输方式定义。物理层用于连接不同的物理设备、传输比特流；数据链路层将数据封

装成帧，实现数据帧传输和差错检测；表示层为异种主机通信提供一种公共语言。

（1）物理层要求采用反向归零的调制方案，光脉冲表示“0”，无光脉冲表示“1”，

最大脉冲持续时间为位时间的3/16，加0.6µs的容差；规定了每个字节帧应有1个异步起

始位、8个数据位和1个结束位，数据位按串行顺序传递，以最低有效位（LSB）开始，最

高有效位（MSB）结束，波特率为38400bps。

说明：目前红外通讯主要是采用串口通信方式，常用的红外波特率包括2400bps、4800bps、

9600bps、19200bps、38400bps、57600bps、115200bps，波特率代表每秒传输的数据位，本

标准考虑到数据传输的数据内容要求，选定了波特率为38400作为标准传输速率，该速率既

能满足现有数据传输需求，也考虑了后续技术发展而产生的数据扩展要求。

（2）数据链路层定义了控制字符，规定了数据传输利用CRC-16校验码进行帧校验，

同时规定了数据包的传递路径及转义方式。

（3）表示层规定了传输通信数据的表示方式。

2.3通信数据定义与要求

通信数据定义与要求对传输数据进行了规定，包括协议标识符、数据通信软件版本号、

储氢气瓶总公称容积、加氢口类型、加注指令、测量压力、测量温度及可选数据。

2.4通信过程

通信过程定义了建立通信、通信和断开通信三个过程。

说明：由于燃料电池汽车加氢过程是车辆与加氢设备的交互过程，与加注设备的通信传

输是监测加氢安全的关键保障，因此标准中对加氢枪与加氢口即加氢机与车辆之前的通信过

程作了基本要求。

2.5性能要求

性能要求对红外发射装置、红外接收装置、通信比特误码率要求作了规定。

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图1红外通信接口示意图

（1）红外发射装置要求

性能上，红外发射波长应在850nm-900nm范围，红外发射强度应在40mW/sr-100mW/sr

范围，车辆上的红外发射装置射向应具有不小于a=55°的有效半角；

布置要求上，红外发射装置要求其端面距Z平面的距离参考值dv应在0mm-20mm范

围，其中心应位于加氢口轴线半径rv=22mm±4mm的区域内。

图2红外发射装置正视图（左）、红外发射信号覆盖范围（右）

说明：如图2、图3所示，通过仿真模拟表明，满足本标准规定的发射角度、接收角度

及距离等性能和布置要求，红外发射装置发送的信号可以被红外接收装置有效接收。

（2）红外接收装置

性能上，红外接收装置内部至少应有3个红外接收器，加氢枪上的红外接收装置接收角

度应具有不小于b=55°的有效半角，红外接收装置应能检测辐射照度范围100µW/cm²-50

mW/cm²的红外信号，车辆上的红外发射装置射向应具有不小于a=55°的有效半角。

布置要求上，红外接收装置要求其内部的红外接收器相邻角度应不超过c=120°，红外

接收装置的中心应位于加氢枪轴线半径rn=22mm±4mm的区域，红外接收装置端面距离Z

平面的距离参考值dn应在15mm-35mm范围内。

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图3红外接收装置正视图（左）、红外接收信号覆盖范围

说明：如图2、图3所示，通过仿真模拟表明，满足本标准规定的发射角度、接收角度

及距离等性能和布置要求，红外发射装置发送的信号可以被红外接收装置有效接收。

（2）比特误码率

为了提高通信的准确性和持续性，对于红外发射装置和红外接收装置建立通信后的比特

误码率作了应小于10e-4的规定。

2.6测试方法

为确保通信的准确性和持续性，需对比特误码率进行测试，因此详细规定了测试环境、

测试场景、测试操作。

测试环境要求了测试过程中测试装置的组成、测试样件的放置要求，如图4所示。

图4测试装置示意图

测试场景规定了16种不同的模拟条件：不同光照条件（阳光照射、荧光灯、白炽灯照

射、黑暗条件）、模拟发射器与接收器在不同距离条件、模拟发射器与接收器在不同角度、

模拟发射器与接收器不同轴线距离、模拟光源闪烁条件。

基于上述测试环境和测试场景开展全场景测试和瞬态照明测试。

三、主要试验（或验证）情况分析

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标准中主要试验的验证情况如下：

红外通信是一种较为成熟的通信方式，本标准起草过程中主要针对通信的有效性进行了

测试。

1）试验方法

a）按照本标准规定的要求连接红外发射装置与加氢机端对应的红外接收装置。

b）通过上位机发送报文数据给红外发射装置，将发送的原始数据与解析的数据进行数

据比对，检查数据与协议的一致性。例举如下；

模拟发送下述指令

加氢指令：Hlat（暂停）

温度：290K

压力：20Mpa

气瓶容积：130L

加注协议：J2799

加注类型：H70

图1加氢通信协议验证信息流

c）通过上位机观察加氢机收到的信号是否稳定，且与上位机发送的报文数据对比是否

一致。

d）模拟发送CRC校验失效、通讯丢失、延时数据传输等故障，检查加氢机故障识别响

应。

2）试验结果

数据通信正常，针对模拟的异常通信，加氢机可以进行故障识别报警。

四、标准中涉及专利的情况

本标准未涉及专利情