T_CIAPS 0006-2020 储能变流器与电池管理系统 通信协议 第 1 部分：CAN 通信协议.pdf

ICS 2 7 .1 8 0CCS F1 9 中 国 化 学 与 物 理 电 源 行 业 协 会团 体 标 准 T/CIAPS0006 2020 2020年 4 月 24日 发 布 2020年 5月 1 日 实 施中 国 化 学 与 物 理 电 源 行 业 协 会 发 布 储 能 变 流 器 与 电 池 管 理 系 统通 信 协 议第 1 部 分 CAN通 信 协 议CommunicationprotocolsbetweenPowerconversionsystemandbatterymanagementsystemPart1 CANcommunicationprotocol 全国团体标准信息平台 T/CIAPS0006 2020 I 目 次目 次 I前 言 II1 范 围 .12 规 范 性 引 用 文 件 .13 术 语 和 定 义 .14 总 则 .35 通 讯 物 理 层 .36 数 据 链 路 层 .37 应 用 层 .48 充 放 电 总 体 过 程 .4 9 安 全 策 略 .510 通 讯 报 文 .5附 录 A（ 资 料 性 附 录 ） 通 讯 报 文 示 例 .9 全国团体标准信息平台 T/CIAPS0006 2020 II 前 言本 标 准 按 照 GB/T1.1-2009 给 出 的 规 则 起 草 。本 标 准 由 中 国 化 学 与 物 理 电 源 行 业 协 会 提 出 并 归 口 。本 标 准 牵 头 起 草 单 位 科 华 恒 盛 股 份 有 限 公 司 、 上 海 电 气 国 轩 新 能 源 科 技 有 限 公 司 。本 标 准 参 与 单 位 起 草 平 高 集 团 储 能 科 技 有 限 公 司 、 南 方 电 网 综 合 能 源 股 份 有 限 公 司 、国 网 浙 江 综 合 能 源 服 务 有 限 公 司 、 浙 江 华 云 信 息 科 技 有 限 公 司 、 广 州 智 光 储 能 科 技 有 限 公 司 、浙 江 南 都 电 源 动 力 股 份 有 限 公 司 、 深 圳 市 永 联 科 技 股 份 有 限 公 司 、 上 海 电 器 设 备 检 测 所 有 限公 司 、 上 海 派 能 能 源 科 技 股 份 有 限 公 司 、 西 安 新 艾 电 气 技 术 有 限 公 司 、 北 控 智 慧 能 源 投 资 有限 公 司 、 西 安 精 石 电 气 科 技 有 限 公 司 、 江 苏 固 德 威 电 源 科 技 股 份 有 限 公 司 、 深 圳 市 盛 弘 电 气股 份 有 限 公 司 、 成 都 特 隆 美 储 能 技 术 有 限 公 司 、 深 圳 天 邦 达 科 技 有 限 公 司 、 银 隆 新 能 源 股 份有 限 公 司 、 易 事 特 集 团 股 份 有 限 公 司 、 双 一 力 （ 宁 波 ） 电 池 有 限 公 司 、 蜂 巢 能 源 科 技 有 限 公 司 、 南 京 南 瑞 继 保 电 气 有 限 公 司 、 天 津 力 神 电 池 有 限 公 司 、 宁 波 锦 浪 新 能 源 科 技 股 份 有 限 公司 、 深 圳 市 首 航 新 能 源 有 限 公 司 、 施 耐 德 电 气 （ 中 国 ） 有 限 公 司 、 深 圳 迈 格 瑞 能 技 术 有 限 公司 、 江 西 远 东 电 池 有 限 公 司 、 上 能 电 气 股 份 有 限 公 司 、 浙 江 德 升 新 能 源 科 技 有 限 公 司 、 北 京鉴 衡 认 证 中 心 有 限 公 司 、 阳 光 电 源 股 份 有 限 公 司 、 深 圳 市 力 通 威 电 子 科 技 有 限 公 司 、 威 胜 集团 有 限 公 司 、 深 圳 库 博 能 源 科 技 有 限 公 司 、 UL美 华 认 证 有 限 公 司 、 国 网 电 力 科 学 研 究 院 实验 验 证 中 心 、 中 国 葛 洲 坝 集 团 装 备 工 业 有 限 公 司 、 北 京 英 博 电 气 股 份 有 限 公 司 、 协 合 新 能 源集 团 有 限 公 司 。本 标 准 主 要 起 草 人 林 金 水 、 曾 春 保 、 孙 华 、 阮 鹏 、 李 达 、 郑 海 兴 、 聂 建 波 、 孙 燕 军 、宋 振 中 、 刘 双 宇 、 王 炯 耿 、 吴 胜 兵 、 陈 威 、 杨 惠 坤 、 史 运 伟 、 蔡 雪 峰 、 覃 长 杰 、 兰 云 鹏 、 周刚 、 方 刚 、 任 远 航 、 杜 毅 、 胡 龙 文 、 刘 克 勤 、 张 涛 、 邵 立 勇 、 鲍 奇 能 、 王 君 生 、 李 旭 、 资 志翔 、 李 迎 春 、 黄 慧 金 、 相 江 峰 、 黎 忠 琼 、 祝 凌 云 、 张 光 青 、 李 华 栋 、 未 勇 刚 、 黎 朝 晖 、 郭 子健 、 乐 艳 飞 、 叶 健 诚 、 付 明 志 、 李 道 波 、 周 俊 。本 标 准 为 首 次 发 布 。 全国团体标准信息平台 T/CIAPS0006 2020 1 储 能 变 流 器 与 电 池 管 理 系 统 通 信 协 议第 1部 分 CAN通 信 协 议1 范 围本 标 准 规 定 了 储 能 变 流 器 与 电 池 管 理 系 统 之 间 基 于 控 制 器 局 域 网 络 的 通 信 物 理 层 、 数 据链 路 层 、 应 用 层 的 相 关 定 义 及 要 求 。本 标 准 适 用 于 储 能 变 流 器 与 电 池 管 理 系 统 间 通 过 CAN方 式 进 行 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 ， 以 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 。ISO 11898-12015 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 [Roadvehicle-Controlareanetwork（ CAN） Part1 Datalinklayerandphysicalsignaling]SAEJ1939-21 车 辆 网 络 串 行 通 信 的 控 制 总 标 准 第 21部 分 数 据 链 路 层3 术 语 和 定 义下 列 术 语 和 定 义 适 用 于 本 文 件 。3.1 储 能 变 流 器 power conversion system； PCS 电 化 学 储 能 系 统 中 ， 连 接 于 电 池 系 统 与 电 网 （ 和 /或 负 荷 ） 之 间 的 实 现 电 能 双 向 转 换 的变 流 器 。3.2 电 池 管 理 系 统 battery management system； BMS监 测 电 池 的 状 态 （ 温 度 、 电 压 、 电 流 、 荷 电 状 态 等 ） ， 为 电 池 提 供 通 信 接 口 和 保 护 的 系统 。3.3 控 制 器 局 域 网 络 controller area network； CAN是 一 种 ISO国 际 标 准 化 的 串 行 通 信 协 议 ， 可 有 效 支 持 分 布 式 控 制 或 实 时 控 制 。 3.4 帧 frame组 成 一 个 完 整 信 息 的 一 系 列 数 据 位 。全国团体标准信息平台 T/CIAPS0006 2020 2 3.5 CAN 数 据 帧 CAN data frame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 。3.6 报 文 messages一 个 或 多 个 具 有 相 同 参 数 组 编 号 的 CAN数 据 帧 。3.7 扩 展 帧 extended frameCAN2.0B 规 范 中 定 义 的 使 用 29位 标 识 符 的 CAN数 据 帧 。 3.8 禁 充 prohibit charging禁 止 给 电 池 充 电 。3.9 禁 放 prohibit discharging禁 止 给 电 池 放 电 。3.10BMS心 跳 信 号 heartbeat signal of BMSBMS正 常 运 行 标 识 值 。 3.11充 电 限 制 电 压 limited charging voltage电 池 组 的 额 定 最 大 充 电 电 压 。3.12放 电 限 制 电 压 limited discharging voltage电 池 组 的 额 定 最 小 放 电 电 压 。3.13充 电 限 制 电 流 limited charging current电 池 组 的 最 大 充 电 电 流 。 3.14放 电 限 制 电 流 limited discharging current电 池 组 的 最 大 放 电 电 流 。3.15荷 电 状 态 state of charge； SOC当 前 电 池 组 中 按 照 规 定 放 电 条 件 可 以 释 放 的 容 量 占 可 用 容 量 的 百 分 比 。全国团体标准信息平台 T/CIAPS0006 2020 3 3.16电 池 健 康 度 state of health； SOH电 池 组 满 充 容 量 相 对 额 定 容 量 的 百 分 比 。3.17电 池 功 率 状 态 state of power； SOP反 映 电 池 功 率 边 界 ， 其 数 值 上 用 短 时 峰 值 功 率 值 来 表 示 。3.18充 电 可 用 电 量 available power for charging电 池 组 的 可 充 入 电 量 。 3.19放 电 可 用 电 量 available power for discharging电 池 组 的 可 放 出 电 量 。4 总 则4.1 PCS与 BMS 之 间 应 采 用 CAN2.0B通 信 协 议 。4.2 协 议 中 “ 预 留 ” 的 字 节 统 一 填 充 0x00， “ 预 留 位 ” 统 一 填 充 0。4.3 数 据 信 息 传 输 采 用 低 字 节 先 发 送 的 格 式 。5 通 讯 物 理 层 通 讯 物 理 层 应 符 合 ISO11898-12015中 关 于 物 理 层 的 规 定 。 PCS 与 BMS 之 间 的 通 信速 率 宜 采 用 50/250/500kbit/s， 帧 间 隔 不 小 于 5ms。 通 讯 物 理 层 示 意 图 如 图 1所 示 。图 1 通 讯 物 理 层 示 意 图 6 数 据 链 路 层设 备 应 使 用 CAN 扩 展 帧 的 29 位 标 识 符 ， 拓 展 帧 结 构 见 图 2所 示 全国团体标准信息平台 T/CIAPS0006 2020 4 其 中 SOF 帧 起 始 位 ；SRR 代 用 远 程 请 求 ；IDE 标 识 符 拓 展 位 ；RTR 远 程 传 输 请 求 ；R1、 R0 CAN保 留 位 ；DLC 数 据 长 度 码 位 ；CRC 循 环 冗 余 校 验 位 ；ACK 确 认 码 位 ；EOF 帧 结 束 位 。 图 2 CAN扩 展 帧设 备 采 用 的 协 议 数 据 单 元 （ PDU） 符 合 SAEJ1939的 规 定 ， 协 议 数 据 单 元 PDU由 七 部 分 组 成 ， 分 别 是 优 先 权 、 保 留 位 、 数 据 页 、 PDU格 式 、 PDU特 定 域 （ 可 作 为 目 标 地 址 、 组扩 展 或 专 用 ） 、 源 地 址 和 数 据 域 ， PDU前 六 部 分 构 成 了 CAN扩 展 帧 的 29位 标 识 符 ， PDU组 成 部 分 见 图 3 图 3 协 议 数 据 单 元 7 应 用 层应 用 层 具 体 要 求 如 下 a） 采 用 周 期 发 送 的 方 式 发 送 数 据 ；b） 定 义 新 的 报 文 时 ， 应 采 用 相 同 刷 新 频 率 ， 并 尽 量 充 分 利 用 8个 字 节 的 数 据 宽 度 。8 充 放 电 总 体 过 程充 放 电 总 体 控 制 过 程 如 下 a PCS与 BMS物 理 连 接 完 成 并 低 压 辅 助 上 电 ；b PCS和 BMS 通 讯 成 功 、 无 故 障 的 条 件 下 ， 设 定 限 制 指 令 ， 充 放 电 功 率 ， 接 收 报 文时 间 等 充 放 电 参 数 ；c 按 照 设 定 的 参 数 运 行 ， 如 PCS未 在 规 定 时 间 内 收 到 正 确 报 文 ， 即 判 定 为 超 时 ， PCS 启 动 保 护 功 能 ， 并 显 示 “ BMS通 讯 故 障 ” 。 否 则 系 统 进 行 正 常 充 放 电 。全国团体标准信息平台 T/CIAPS0006 2020 5 充 放 电 总 体 过 程 如 图 4所 示 。 图 4 充 放 电 总 体 过 程9 安 全 策 略PCS和 BMS的 安 全 防 护 应 设 计 为 三 级 保 护 ， 保 护 等 级 具 体 要 求 为 第 一 级 ， 通 过 BMS上 传 至 PCS的 限 制 指 令 （ 充 放 电 电 压 电 流 、 禁 充 /禁 放 ） 来 控 制 PCS动 作 ， 对 系 统 进 行 保 护 ；第 二 级 ， BMS通 过 故 障 位 或 干 接 点 来 指 令 PCS进 行 保 护 动 作 通 信 正 常 情 况 下 ， 电 池 故 障 发 生 时 ， BMS通 过 故 障 位 指 令 PCS进 行 保 护 动 作 ； 通 信 失效 时 ， BMS通 过 干 接 点 指 令 PCS进 行 保 护 动 作 。 其 中 干 接 点 信 号 默 认 常 闭 ， 当 电 池 组 有 故障 ， BMS通 过 断 开 干 接 点 信 号 通 知 PCS动 作 ； 当 故 障 消 失 时 ， BMS应 能 恢 复 干 接 点 信 号 。第 三 级 ， 当 前 两 级 防 护 都 失 效 时 ， BMS可 通 过 指 令 控 制 关 断 电 池 主 电 路 。 10 通 讯 报 文10.1 PCS向 BMS发 送 报 文 数 据报 文 周 期 宜 采 用 200ms， 报 文 内 容 及 格 式 见 表 1。 报 文 示 例 可 参 考 附 录 A。 全国团体标准信息平台 T/CIAPS0006 2020 6 表 1 PCS发 送 帧 报 文 格 式CANID 0x18F10000PS*256SAPS为 BMS设 备 地 址 ， 默 认 1， SA为 PCS设 备 地 址 ， 默 认 1字 节 信 号 名 称 比 例 系 数 偏 移 量 单 位 备 注Byte0 0x55 / / /Byte1Byte2 请 求 充 /放 电 控 制 / / / 无 请 求 0x0000请 求 充 电 0x5555请 求 放 电 0xAAAAByte3Byte4 预 留 / / /Byte5Byte6 预 留 / / /Byte7注 PCS设 备 地 址 的 分 配 通 过 依 次 累 加 SA的 值 实 现 ， BMS设 备 地 址 的 分 配 通 过 依 次 累 加 PS的 值 实 现 。10.2 BMS向 PCS发 送 报 文 数 据10.2.1 一 般 要 求BMS 向 PCS发 送 报 文 数 据 ， 报 文 数 据 信 息 应 包 括 电 池 组 基 本 信 息 报 文 、 电 池 组 限 制 信息 报 文 、 电 池 组 状 态 信 息 报 文 和 电 池 单 体 信 息 报 文 。 10.2.2 电 池 组 基 本 信 息 报 文报 文 周 期 宜 采 用 200ms， 报 文 格 式 见 表 2。 报 文 示 例 可 参 考 附 录 A。表 2 电 池 组 基 本 信 息 报 文 格 式CANID 0x18E10000PS*256SAPS为 PCS设 备 地 址 ， 默 认 1， SA为 BMS设 备 地 址 ， 默 认 1字 节 信 号 名 称 比 例 系 数 偏 移 量 单 位 备 注Byte0 电 池 组 总 电 压 0.1 0 VByte1Byte2 电 池 组 总 电 流 0.1 0 A 有 符 号 数（ 补 码 ， 充 电 为 负 ， 放电 为 正 ）Byte3Byte4 SOC 0.1 0 Byte5Byte6 SOH 0.1 0 Byte710.2.3 电 池 组 限 制 信 息 报 文电 池 组 限 制 信 息 报 文 包 括 充 电 限 制 电 流 、 放 电 限 制 电 流 、 充 电 限 制 电 压 和 放 电 限 制 电 压信 息 报 文 。 报 文 周 期 宜 采 用 200ms， 报 文 格 式 见 表 3。 报 文 示 例 可 参 考 附 录 A。 全国团体标准信息平台 T/CIAPS0006 2020 7 表 3 电 池 组 限 制 信 息 报 文 格 式CANID 0x18E20000PS*256SAPS为 PCS设 备 地 址 ， 默 认 1， SA为 BMS设 备 地 址 ， 默 认 1字 节 信 号 名 称 比 例 系 数 偏 移 量 单 位 备 注Byte0 充 电 限 制 电 流 0.1 0 AByte1Byte2 放 电 限 制 电 流 0.1 0 AByte3Byte4 充 电 限 制 电 压 0.1 0 VByte5Byte6 放 电 限 制 电 压 0.1 0 V Byte7注 充 电 限 制 电 流 作 为 PCS允 许 的 最 大 充 电 电 流 ；放 电 限 制 电 流 作 为 PCS允 许 的 最 大 放 电 电 流 ；充 电 限 制 电 压 作 为 PCS允 许 的 最 大 充 电 电 压 ；放 电 限 制 电 压 作 为 PCS允 许 的 最 小 放 电 电 压 。10.2.4 电 池 组 状 态 信 息 报 文电 池 组 状 态 信 息 报 文 包 括 充 电 可 用 电 量 、 放 电 可 用 电 量 、 BMS 状 态 字 和 SOP信 息 报 文 ，报 文 周 期 宜 采 用 200ms， 报 文 格 式 见 表 4报 文 示 例 可 参 考 附 录 A。表 4 电 池 组 状 态 信 息 报 文 格 式 CANID 0x18E30000PS*256SAPS为 PCS设 备 地 址 ， 默 认 1， SA为 BMS设 备 地 址 ， 默 认 1字 节 信 号 名 称 比 例 系 数 偏 移 量 单 位 备 注Byte0 充 电 可 用 电 量 0.1 0 kWhByte1Byte2 放 电 可 用 电 量 0.1 0 kWhByte3Byte4 BMS状 态 字 / / / 详 见 表 5Byte5Byte6 SOP 0.1 0 kWByte7 表 5 BMS状 态 字 报 文 格 式 位 信 息 数 据 长 度 数 据 定 义 说 明bit0bit3 4 bit 预 留 预 留 位bit4bit6 3 bit BMS 系 统 状 态 00初 始 状 态 ， 01 正 常状 态 ， 02 禁 充 ， 03 禁放 ， 04 告 警 ， 05 待 机 ，06 故 障 ， 07 保 留bit7bit11 5 bit 预 留 预 留 位Bit12bit15 4 bit BMS 心 跳 信 号 015 心 跳 信 号 值 全国团体标准信息平台 T/CIAPS0006 2020 8 10.2.5 电 池 单 体 信 息 报 文电 池 单 体 信 息 报 文 包 括 电 池 单 体 最 高 电 压 、 单 体 最 低 电 压 、 单 体 最 高 温 度 和 单 体 最 低 温度 信 息 报 文 ， 报 文 周 期 宜 采 用 200ms， 报 文 格 式 见 表 6。 报 文 示 例 可 参 考 附 录 A。表 6 电 池 单 体 信 息 报 文 格 式CANID 0x18E40000PS*256SAPS为 PCS设 备 地 址 ， 默 认 1， SA为 BMS设 备 地 址 ， 默 认 1字 节 信 号 名 称 比 例 系 数 偏 移 量 单 位 备 注Byte0 单 体 最 高 电 压 0.001 0 VByte1Byte2 单 体 最 低 电 压 0.001 0 V Byte3Byte4 单 体 最 高 温 度 0.1 0 ℃ 有 符 号 数（ 补 码 ）Byte5Byte6 单 体 最 低 温 度 0.1 0 ℃ 有 符 号 数（ 补 码 ）Byte7 全国团体标准信息平台 IX 附 录 A（ 资 料 性 附 录 ）通 讯 报 文 示 例A.1 概 述PCS每 隔 200ms向 BMS发 送 一 次 数 据 ， BMS每 隔 200ms向 PCS发 送 一 次 数 据 ， 一 次 性 返 回 所 有 ID的 信 息 。A.2 报 文 示 例A.2.1 PCS向 BMS发 送 报 文 数 据 示 例报 文 CANID 0x18F10101报 文 内 容 5500AAAA00000000 //PCS请 求 放 电 A.2.2 BMS向 PCS发 送 报 文 数 据 示 例a 电 池 组 基 本 信 息 报 文报 文 CANID 0x18E10101报 文 内 容 8813B80B2003B603 //电 池 总 电 压 500.0V， 电 池 总 电 流 300.0A， SOC80.0， SOH95.0。b 电 池 组 限 制 信 息 报 文报 文 CANID 0x18E20101报 文 内 容 6400F401401F581B //充 电 限 制 电 流 10.0A， 放 电 限 制 电 流 50.0A， 充 电 限 制 电 压 800.0V，放 电 限 制 电 压 700.0V。c 电 池 组 状 态 信 息 报 文 报 文 CANID 0x18E30101报 文 内 容 401F581B20002003 //充 电 可 用 电 量 800.0kWh， 放 电 可 用 电 量 700.0kWh， BMS 状 态 禁 充 ，SOP80.0kWh。d 电 池 单 体 信 息 报 文报 文 CANID 0x18E40101报 文 内 容 B80BF00AF401C800 //单 体 最 高 电 压 3.000V， 单 体 最 低 电 压 2.800V， 单 体 最 高 温 度50.0℃ ， 单 体 最 低 温 度 20.0℃ 。 全国团体标准信息平台