EV/EVSE充电测试专题-GB/T 27930与CANoe

本文介绍了GB/T27930-2023标准,它是基于SAEJ1939协议的简化版本,专用于电动汽车充电过程中的CAN总线通信。文章详细讲述了GB/T27930在CANoe中的仿真使用,包括协议结构、报文处理、版本协商和错误处理等内容,以及CANoe中的相关工程示例。

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GB/T 27930—中国智能充电协议,衍生于SAE J1939网络协议。它描述了一条包含两个网络节点(充电桩和电池管理系统/BMS)的专用CAN总线。它是一个纯粹的点对点连接,只包含两个ECU,并且地址固定。

图 1 GB/T27930通信模型

相较于J1939协议,GB/T 27930删除了很多与充放电无关的内容,例如:网络管理、地址声明、名称管理等等。

图 2 GB/T 27930与J1939

今天我们就来简单介绍一下GB/T 27930-2023以及它在CANoe中的仿真使用和测试开发。

GB/T 27930-2023

GB/T 27930-2023标准代替GB/T 27930-2015标准,进行了部分技术变化,包括但不限于:

  1. 增加了新通信协议框架内容,分为A类和B类系统。
  2. 删除了“在充电过程中,充电机和BMS检测电压、电流和温度等参数,同时BMS管理整个充电过程”。
  3. 更改了通信总线的节点数量。
  4. 增加了物理层屏蔽双绞线、非屏蔽双绞线、终端电阻的规定。
  5. 增加了传输协议功能数据帧之间的发送间隔时间要求。
  6. 增加了不同电流值的处理要求。
  7. 更改了各通信阶段的过程描述。
  8. 增加EVIN码的定义。
  9. 删除了“充电机和BMS故障诊断报文”。

GB/T 27930-2023标准规定了非车载传导式充电机设备通信控制器(SECC)与电动汽车通信控制器(EVCC)之间基于CAN总线的通信物理层、数据链路层、传输层以及应用层的定义和要求,包括但不限于帧格式、协议数据单元(PDU)格式、PGN、地址分配、版本协商等内容。

图 3 协议架构分层模型

该标准适用于采用GB/T 18487.1规定的充放电机与电动汽车之间的通信,也适用于充放电机与具有充电控制功能的车辆控制单元之间的通信。电动汽车通信控制器包括但不限于电池管理系统(BMS),以及为实现其他特殊功能而需要和充电机通信的车内系统。

GB/T 27930-2023规定在数据交互阶段,充电机与BMS之间首先需要进行版本协商、链路检测和信息状态转换等进程。

在充电机和车辆建立通信链路后,充电机和车辆通过协商确认双方充放电遵循的协议版本,方式为发送“充电机协议版本”帧、“车辆协商结果”帧,并根据协商结果调整充电机和车辆的状态。若协商成功或达到预约时间后,双方通过链路检测为上层提供当前通信链路的可用状态,以便后续进行充电通信。

基于GB/T 27930-2023协议,进行充电通信的系统主要包括六个阶段:物理连接完成、低压辅助上电、充电握手阶段、充电参数配置阶段、充电阶段以及充电结束阶段。

图 4 充电总体流程

充电过程中报文的名称和开始/中止发送条件是分析充电过程的一个重点关注对象。国标充电协议中,报文代号一般以3个英文字母的形式出现,且首字母为B或C开头,如BHM,CRM,CRO,CCS,BCS等。我们可以根据首字母来判断源地址和目的地址。

B是英文单词Batter:蓄电池的缩写,C是Charger:充电机的缩写。我们很轻易便可以从报文代号首字母判断是谁发送的报文。如BHM是B字母开头,即是电池端/车端发送给充电机端/桩端的信号;反之亦然,C字母开头则是充电机端/桩端发送给电池端/车端的信号,源地址来自充电桩,目的地址来自电动汽车。

图 5 报文代号与开始/中止发送条件

在充电通信的每个阶段中,协议同样规定了充电桩和BMS的响应时间,若超出规定时间,没有收到对端响应或未收到正确报文则会判定超时错误,应发送错误报文,充电流程也会进入错误处理状态,以确认通信的安全性和可靠性。

若无特殊规定,超时时间一般默认为5s。错误报文类型为PGN=7680的BMS及车辆错误报文(BEM)和PGN=7936的充电机错误报文(CEM)

CANoe中GB/T 27930的应用:

目前世界范围内,生产电池和BMS的公司、厂家非常多,尤其涉及到中国时,这个数量会变得非常庞大,成千上万的城市布设充电桩,涵盖了数不清的汽车品牌。Vector从这一市场环境出发,根据GB/T 27930 协议,以CANoe 为基础开发了带有充电桩节点和BMS节点的仿真系统,为测试提供参考。

CANoe中的GBT_27930_2015_Simulation工程支持对真实BMS/充电桩进行测试。开发BMS的公司可以在CANoe中关闭仿真BMS节点,并利用模拟充电桩节点对真实BMS进行测试。

图 6 模拟充电桩测试真实BMS

另一方面,开发充电桩的公司可以关闭模拟充电桩节点,利用模拟BMS节点对真实充电桩进行测试。

图 7 模拟BMS测试真实充电桩

该工程通过脚本代码的形式模拟了在充电过程中BMS和充电机/充电桩之间的所有通信,完善的CAPL文件可以帮助用户快速搭建测试环境,配置运行工程。如下所示:

图 8 CAPL文件

同时,工程中还添加了专门的GBT27930_IL.dll文件,提供了充电过程中模拟、仿真、发送数据所需要的全部函数。例如:

1.用于控制充电阶段的函数:

 

图 9 充电阶段控制函数

2.用于故障注入的函数:

图 10 故障注入函数

 该函数通过PGN、源地址和前8个数据字节的一部分来指定报文,防止交互层对其进行处理。

3.用于自定义发送报文的函数:

图 11 自定义发送报文函数

除了上述的例子外,在CANoe Help文档中还提供了大量有关GB/T 27930的函数,用户可以根据需求自行查看和选用。

图 12 CANoe Help文档

截止目前,CANoe 17.0 SP3仅支持GB/T 27930-2011与2015版本,针对于最新版GB/T 27930-2023标准,Vector计划在后续的CANoe版本中进行更新,敬请期待!

以上就是有关GB/T 27930的简单介绍,希望能对大家使用CANoe软件以及进行基于中国智能充电协议开发的车端/桩端测试的过程有所帮助。

针对于文章中提及的GBT_27930_2015_Simulation工程,各位可以参考往期文章《EV/EVSE充电测试-CANoe选项包篇》,该文章中讲解了Demo工程的使用、配置、参数修改的详细操作教程。

后续我们也会对充电协议进行更多的解析并推送,请大家保持关注哦~

如果在后续使用过程中出现其他问题,欢迎随时发送至沈阳东信创智科技有限公司的支持邮箱support@dotrustech.com,我们会尽快帮您解决~

注:文中部分图片来源于Vector。

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