锂离子蓄电池总成接口和通信协议（JB/T 11138-2011）

1范围 　　本标准规定了锂离子蓄电池总成的术语和定义、接口和协议、通信协议、数据格式及充电设备与锂离子蓄电池总成的工作状态转换。 　　本标准也适用于组成锂离子蓄电池总成的锂离子蓄电池模块的接口和通信协议。 　　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。凡是注口期的引用文件，仅所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。 　　GB/T 18858.3-2002低压开关设备和控制设备控制器一设备接口（CDI）第3部分：DeviceNet 　　JB/T 11137-2011锂离子蓄电池总成通用要求 　　SAE J1939-11: 2006物理层一250 kbitls，屏蔽双绞线 　　3术语和定义 　　JB/T 11137-2011中界定的及以下术语和定义适用于本文件。 　　3.1 　　内部接口（CAN1接口）internal interface (CAN 1) 　　锂离子蓄电池总成控制器（BECU）与组成锂离子蓄电池总成的理离子蓄电池模块和其他设备连接的网络电气、控制和通信接口电路的总称。 　　3.2 　　充放电控制接口（CAN2接口）interface of charge and discharge equipment (CAN2) 　　锂离子蓄电池总成控制器（BECU）或锂离子蓄电池模块与充电设备和用电设备连接的网络接口。 　　3.3 　　充电接口charge interface 　　锂离子蓄电池总成控制器（BECU）与充电设备连接的通信接口和电路接口的总称。其中除充电电源正极和负极连接接口外，还包括网络电源正极和负极连接接口、充电控制导引电路接口、充电控制电路接口、I/O充电控制电路接口的部分或全部。 　　3.4 　　放电接口discharge interface 　　锂离子蓄电池总成控制器（BECU）与用电设备连接的通信接口和电路接口的总称。其中除蓄电池输出电源正极和负极连接接口外，还包括放电控制电路接口、I/O放电控制电路接口的部分或全部。 　　3.5 　　用户通信接口（CAN3接口）communication interface for user equipment (CAN3) 　　锂离子蓄电池总成控制器（BECU）与用户系统通信网络的CAN通信接口，用于与用户设备的信息交换。 　　3.6 　　连接connection 　　两个或多个应用对象间的逻辑连接。这些应用对象可以位于同一节点或不同的节点上。 　　3.7 　　连接标识符connection ID (CID) 　　分配给多节点间某一特定连接相关的所有传送的连接标识符。 　　3.8 　　媒体访问控制（MAC)ID  medium access control (MAC)ID 　　DeviceNet节点的链路地址。 　　3.9 　　源MAC ID  source MAC ID 　　发送报文节点的MAC ID。 　　3.10 　　目的MAC ID  destination MAC ID 　　接收报文节点的MAC ID。 　　3.11 　　节点node 　　在数据链路层中，用唯一的MAC ID识别的DeviceNet实体。 　　3.12 　　消费者consumer 　　一个连接的终端节点，负责接收数据。 　　3.13 　　生产者producer 　　连接的一个终端节点，负责发送数据。 　　3.14 　　无符号短整数（USINT) unsigned short integer (USINT) 　　8位整数。 　　3.15 　　无符号整数（DINT) unsigned integer (DINT) 　　16位整数。 　　3.16 　　服务器server 　　为其他对象（客户机）提供服务的对象。 　　3.17 　　客户机client 　　客户机包括： 　　a）借助其他对象（服务器）的服务来完成一个任务的对象。 　　b）报文的发起者，要求服务器响应。 　　3.18 　　单体蓄电池电压监测电路voltage monitoring circuit unit for battery cell 　　与每个单体蓄电池相连接，用于对单体蓄电池最高工作电压和最低工作电压进行连续监测。 　　4接口和协议 　　4.1概述 　　组成锂离子蓄电池模块和总成的蓄电池管理系统（以下简称蓄电池管理系统）的接口如图1所示，分为内部接口（1)、充电接口(2)、用户通信接口(3）和放电接口(4)。 　　充电接口（2)和放电接口（4)共用蓄电池管理系统的充放电接口。 　　4.2内部接口和协议 　　4.2.1内部接口的组成 　　内部接口的分类和组成应符合附录A的规定。 　　4.2.2内部接口的CAN通信协议 　　内部接口的CAN通信协议应符合第5章的规定。 　　4.2.3内部接口控制电路的接口协议 　　内部接口控制电路接口由充放电控制电路接口、单体蓄电池电压监测电路接口、I/O电路接口和网络电源组成，具体规定应符合附录B的规定。 　　4.3充电接口 　　充电接口用于充电设备与蓄电池总成或模块的连接。充电接口分为通用充电接口、基本充电接口和I/O充电接口，其组成应符合附录C的规定。 　　充电接口由CAN通信接口、充电控制导引电路接口、充电控制电路接口、I/O充电控制电路接口和网络电源组成。 　　4.3.1 CAN通信接口 　　CAN通信接口的电气性能应符合第5章的规定。 　　4.3.2充电控制导引电路 　　充电控制导引电路和接口协议应符合D.2的规定。 　　4.3.3充电控制电路接口和接口协议 　　充电控制电路接口和接口协议应符合D.3的规定。 　　4.3.4 I/O充电控制电路 　　I/O充电控制电路接口和接口协议应符合D.4的规定。 　　4.4放电接口 　　放电控制电路接口和接口协议应符合附录E的规定。 　　4.5用户通信接口 　　用户通信接口用于BECU接口电路与用户设备系统CAN通信的连接。 　　4.6拓扑结构和设备 　　4.7拓扑结构 　　标准型和均衡型蓄电池总成拓扑结构如图2所示。 　　4.8网络设备 　　4.8.1蓄电池总成控制器（BECU) 　　蓄电池总成控制器（BECU)应具有以下电路接口的部分或全部： 　　a)内部接口：用于与埋离子蓄电池模块和组成锂离子蓄电池总成的设备网络接口的连接。 　　b）充放电接口：用于蓄电池总成与充电设备和放电设备网络接口的连接。 　　c）蓄电池总成监测系统接口：连接于内部接口的CAN总线，用于蓄电池总成监测系统的连接。 　　d）用户通信接口：用于蓄电池总成与用户设备系统通信网络接口的连接。 　　e）网络电源接口：用于与为锂离子蓄电池总成的网络设备提供低压直流电源的连接。该接口有两个输入端，其中一个用于连接用电设备中为蓄电池总成中的蓄电池管理系统提供电源的电源设备，另一个用于连接充电设备中为蓄电池总成中的蓄电池管理系统提供电源的电源设备。 　　4.9物理层 　　蓄电池管理系统的通信网络的物理层应符合JB/T 11137-2011中5.2.13.1的规定。 　　4.10网络电源 　　网络电源应符合JB/T 11137-2011中5.2.13.1的规定。 　　4.11状态指示灯 　　蓄电池管理系统相关设备通信接口的通信链路状态指示灯采用红色和绿色双色指示灯，显示状态应符合表1的规定。 　　5通信协议 　　5.1概述 　　蓄电池管理系统通信协议由内部网络通信协议（简称CAN1报文组）、充电系统和用电系统通信协议（简称CAN2报文组），和与用）”系统连接的通信接口通信协议（简称CAN3报文组）组成。 　　CAN1报文组和CAN2报文组采用符合GB/T 18858.3-2002中规定的生产消费型通信模型。报文格式应符合GBIT 18858.3-2002中的规定；采用11位CAN标识区。标识区划分为四个独立的报文组：报文组1、报文组2、报文组3和报文组4。 　　连接标识符（CID）的组成见表2。 　　表2中的标识符由以下部分组成： 　　a)报文ID：标识在一个特定节点中报文组内的一个报文。建立连接时，该节点将报文ID和MAC ID相结合，生成一个CID。在CAN标识区中指定的CID是与对应的传送数据相关的。 　　b）源MAC ID：报文组1和报文组3需要在CAN标识区指定源MAC ID 　　c)MAC ID：报文组2允许CAN标识区中的MAC ID部分指定源或目标MAC ID 　　本标准采用GBIT 18858.3-2002中的预定义报文组，不使用未连接报文管理器（Unconnected Message Manager，UCMM) 　　5.2预定义主／从连接组 　　5.2.1概述 　　本标准不使用UCMM的预定义报文组，对组成锂离子蓄电池总成的相关设备的CAN通信节点的 　　连接配置作出了具体规定，提高了带宽的使用效率和通信效率，简化了服务器和客户机的程序设计。 　　锂离子蓄电池总成通信协议应遵循的一般原则是： 　　a)无UCMM功能设备：全部采用不支持UCMM功能的设备。 　　b）仅限组2服务器（Group 2 only Server)：一个无UCMM功能l1`J设备，它使用预定义主／从连接组来建立通信连接。一个仅限组2的服务器只能发送和接收由预定义主／从连接所定义的标识符。 　　C）仅限组2客户机（Group 2 only Client)：与仅限组2服务器相对应作为客户机的设备。 　　d）连接到CAN 1接口的网络设备中，指定BECU为服务器，其他设备为客户机。 　　5.2.2预定义主／从连接组报文 　　预定义主／从连接组有关的标识区和标识符见表3。 　　表3中包含的报文类型有： 　　a)I/O位选通命令／响应报文：由主站发送的、多个从站可以响应的同一个位选通I/O报文。在收到位选通命令后，从站会向主站返回位选通的响应报文。 　　b)I/O轮询命令／响应报文：主站针对协议和特定的从站发出的I/O轮询命令，从站收到主站发出的轮询命令后，会返回一个轮询响应I/O报文。 　　c)I/O状态改变／循环报文：主站或从站针对一个特定节点发出的一个I/O报文。若没有设置抑制响应报文，应返回一个应答报文作为响应。 　　d）显式响应／请求报文（没有使用）。 　　e）仅限组2未连接显式请求报文（没有使用）。 　　5.2.3报文格式 　　报文格式见表4。 　　本技术规范性文件使用的U0报文由CID、报文头和报文本体组成。 　　5.2.4分段协议 　　分段报文由分段类型值和分段计数器组成。分段计数器标记每个报文段，接收者可以根据分段示计数器判断是否丢失了报文段。 　　分段I/O报文的报文头定义见表5。 　　5.3 CAN3接口通信协议 　　CAN3接口用于蓄电池总成与用户系统通信连接，通信协议应符合附录F的规定。 　　5.4节点和地址分配 　　节点和地址分配见表6。 　　5.5 CAN1报文组 　　5.5.1 CAN1报文组 　　CANI报文组见表7。 　　5.5.2锂离子蓄电池总成状态报文 　　锂离子蓄电池总成状态报文是蓄电池总成控制器（BECU）通过内部接口向连接在内部接口的设备节点发送的I/O报文。报文见表8。 　　5.5.3锂离子蓄电池总成基本信息报文（1) 　　锂离子蓄电池总成从本信息报文（1)，是蓄电池总成控制器(BECU）通过内部接口向连接在内部接口的设备节点发送的I/O报文。报文见表9。 　　CHAR-MODE定义见表10。 　　BMS-MODE是标识与单体蓄电池电庄采样通道连接的电池单元的标称电压的代码，定义见表11。 　　5.5.4锂离子蓄电池总成基本信息报文（2) 　　锂离子蓄电池总成基本信息报文（2)，是蓄电池总成控制器（BECU）通过内部接口向连接在内部接口的设备节点发送的I/O报文。报文见表12。 　　锂离子蓄电池总成基本信息报文相关定义见表12。 　　5.5.5单体锂离子蓄电池状态报文 　　本报文是连接在内部接口的锂离子蓄电池模块节点的轮询响应报文。 　　当锂离子蓄电池模块与蓄电池管理系统总成控制器（BECU/CAN 1)建立连接，并接收到轮询(CAN 1-01)报文后，锂离子蓄电池模块节点自动完成与BECU/CANT连接建立，并根据BECU/CAN I节点生产的轮询命令报文，返回轮询响应报文（见表13)。 　　5.5.6轮询／同步报文 　　由蓄电池管理系统控制器的内部接口（BECU/CAN 1)向与内部接口连接的各节点发送的轮询／触发报文，间隔为2ms，周期为500ms。报文格式见表14。 　　单体蓄电池电量均值等于锂离子蓄电池模块或总成的实际电量除以单体蓄电池数量。 　　5.5.7系统参数设置命令报文 　　系统参数设置命令报文是在必要时，由显示器或蓄电池监测系统生产的蓄电池总成控制器 (BECU）参数设置和系统复位命令报文见表15。BECU消费该报文的响应是重新设置系统时钟和系统默认参数，使系统恢复出厂默认设置状态。 　　其中：月、日、时、分、秒按压缩BCD码表示，如35min表示为0x35。年采用十六进制数，偏移修正为2000。如0x09年表示为公元（2000+09)2009年（范围2000-2250)。 　　5.5.8绝缘状态报文 　　需要时，可以在内部接口连接的网络上连接锂离子蓄电池总成绝缘监测设备。绝缘监测状态报文见表16。 　　5.6 CAN2报文组 　　5.6.1概述 　　CAN2报文组用于与充电设备、放电设备的通信连接。 　　CAN2报文组有四个连接： 　　a)蓄电池总成控制器充放电接口（BECU/CAN2）与充电设备的连接。 　　b）蓄电池总成控制器充放电接口（BECU/CAN2）与用电设备的连接。 　　c)锂离子蓄电池模块与充电设备的连接。 　　d)锂离子蓄电池模块与用电设备的连接。 　　CAN2报文组采用无UCMM的预定义主／从连接。 　　CAN2报文组见表17。 　　5.6.2锂离子蓄电池总成基本信息（1) 　　锂离子蓄电池总成幕本信息报文（1)（见表18)是蓄电池总成控制器充放电接口（BECU/CAN2)或锂离子蓄电池模块向充电和用电设备发送的I/O报文。 　　当锂离子蓄电池总成与充电设备建立连接后，开始发送该报文。 　　5.6.3锂离子蓄电池总成基本信息（2) 　　锂离子蓄电池总成基本信息报文（2)（见表19)是蓄电池总成控制器充放电接口(BECUCAN2)或锂离子蓄电池模块向充电和用电设备发送的I/O报文。 　　当锂离子蓄电池总成或模块与充电设备建立连接后，开始发送该报文。 　　5.6.4锂离子蓄电池总成基本信息（3) 　　锂离子蓄电池总成基本信息报文（3)（见表20)是蓄电池总成控制器充放电接口（BECU/CAN2)或锂离子蓄电池模块向充电和用电设备发送的I/O报文。 　　当锂离子蓄电池总成或模块与充电设备建立连接后，开始发送该报文。 　　5.6.5充电设备控制报文 　　充电设备控制报文（见表21)是蓄电池总成控制器充放电接口（BECU/CAN2）或蓄电池模块向充电设备发送的报文。 　　锂离子蓄电池总成或模块与充电设备建立连接后，禁止发送放电设备控制报文（CAN2-54)，开始发送该报文。 　　5.6.6放电设备控制报文 　　放电设备控制报文（见表22）是蓄电池总成控制器充放电接口（BECU/CAN2)或蓄电池模块向用电设备节点发送的报文。 　　锂离子蓄电池总成或模块与用电设备建立连接后，禁止发送充电设备控制报文（CAN2-53)，开始发送该报文。 　　5.6.7建立连接确认报文 　　当充电装置接收到蓄电池管理系统或蓄电池模块发送的CAN2-50 (CHAR-MODE.3=0)，CAN2-51、CAN2-52和CAN2-53报文后，充电装置向蓄电池模块和总成发送一个连接确认报文后，充电装置与蓄电池模块或总成即完成连接，见表23。 　　5.6.8 CAN2同步系统时钟报文 　　当充电设备与充电设备监控系统建立连接后，必要时由充电设备监控系统发送系统同步时钟报文（见表24)。 　　当充电设备与锂离子蓄电池总成建立连接后，若CHAR-MODE.3二0，充电设备即以500ms间隔周期通过充放电接口连续发送该报文。 　　BECU/充放电接口消费该报文后，以接收到的时钟参数重新设置系统时钟，然后返回充电允许信号 (CHAR-MODE.3=1)。 　　当充电设备接收到充电允许（CHAR-MODE.3二1)后，停止发送该报文。 　　其中：月、日、时、分、秒按压缩BCD码表示，如35min表示为0x35。年采用十六进制数，偏移量为2000。如0x09表示（2000+09）公元2009年。 　　5.6.9单体蓄电池电压报文 　　 蓄电池总成控制器充放电接口（BECU/CAN2)或蓄电池模块与充电设备建立连接后，发送该报文（见表25)。报文周期为500ms。 　　该报文组是为相关设备提供动态单体蓄电池电压信息，充电设备可以不关心。 　　单体蓄电池电压报文列表见表26。 　　5.6.10电池模块温度报文 　　电池模块温度报文见表27、表28、表29。 　　5.7 CAN3报文组 　　CAN3报文组用于蓄电池总成控制器用户通信接I-I (BECU!CAN3)与用户设备的通信连接。 　　CAN3报文组见附录F。 　　6数据格式 　　通信协议的数据格式见表30。 　　7充电设备与锂离子蓄电池总成的工作状态转换 　　在充电过程中，充电设备和锂离子蓄电池总成的工作状态转换如图3所示。 　　a）蓄电池总成控制器（BECU）上电，并完成初始化后，进入正常采样和数据处理程序，蓄电池总成符合允许充电条件，则检查充电导引电路状态：若充电导引电路状态为0电平，指示充电设备没有连接，或虽连接但充电设备没有开机。应将充电允许位（CHAR-MODE.3)置为禁止充电状态(0)。 　　b）当充电设备与锂离子蓄电池总成建立连接后，若蓄电池总成控制器（BECU）处于禁止充电状态，则充电引导电路将由0电平转换为高电平。 　　C）当蓄电池总成控制器（BECU）检测到充电控制导引电路处于高电平状态时，表示充电设备己经处于请求充电状态。若锂离子蓄电池总成允许充电，则以50ms间隔发送CAN2-50、51、52、53报文。 　　d）充电设备收到CAN2-50，51，52，53报文后，即以500 ms间隔连续通过CAN2接口发送系统时钟同步报文CAN2-55。 　　e)蓄电池总成控制器（BECU）接收到系统时钟同步报文CAN2-55后，核对BMS-MODE和CHAR-MODE的值。当与发送值相同时，若动力锂离子蓄电池总成允许充电，即置充电控制导引电路为中电平，并将允许充电状态CHAR-MODE.3置为1。若同步时钟参数不为0，同时进行系统时钟同步操作（见5.6.8)。 　　f)充电设备检测到充电控制导引电路为中电平，及充电允许标志CHAR-MODE.3=1时，若充电机已经接收到充电启动指令（充电键己有效和／或充电操作IC卡己经插入并有效和／或接收到充电设备监控系统发来的启动命令），则立即启动充电设备，开始充电。 　　g）在充电过程中，若蓄电池总成控制器（BECU）不允许继续充电，则将充电控制导引电路置为低电平，并将充电允许标志CHAR-MODE.3置为0。此时充电设备将立即终止充电，关闭充电设备，并切断锂离子蓄电池与充电设备的连接。 　　h）仅当充电设备充电控制导引电路处于中电平状态时，才允许进行充电。对于其他状态，充电设备将立即关闭。