锂离子蓄电池充电设备接口和通信协议（JB/T 11143—2011）

　　1范围

　　本标准规定了锂离子蓄电池充电设备接口和通信协议的术语和定义、拓扑结构和接口、通信协议、数据格式和状态转换。

　　本标准适用于由大于或等于6A·h的锂离子蓄电池组成的锂离子蓄电池模块或锂离子蓄电池总成的充电设备，也可用于镍基蓄电池及铅酸蓄电池模块和总成的充电设备以及采用电缆与蓄电池模块或总成连接，交流额定电压不超过660V、直流额定电压不超过1000V的充电设备。

　　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，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-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

　　JB/T 11138—2011锂离子蓄电池总成接口和通信协议

　　JB/T 11139—2011锰酸锂蓄电池模块通用要求

　　JB/T 11140—2011磷酸亚铁锂蓄电池模块通用要求

　　JB/T 11142—2011锂离子蓄电池充电设备通用要求

　　3术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　内部通信接口inner communication interface

　　采用总线分布结构的充电设备系统控制单元与内部系统通信总线连接的通信接口。

　　3.2

　　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。其中除包括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。

　　3.3

　　监控系统通信接口communication interface of monitoring system

　　充电设备与充电设备监控系统连接的通信接口，包括CAN总线接口和网络电源接口。

　　3.4

　　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。

　　3.5

　　媒体访问控制（MAC）ID medium access control（MAC）ID

　　DeviceNet节点的链路地址。

　　3.6

　　源MAC ID source MAC ID

　　发送报文节点的MAC ID。

　　3.7

　　节点node

　　在数据链路层中，用唯一的MAC ID识别的DeviceNet软件。

　　3.8

　　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。

　　3.9

　　消费者consumer

　　一个连接的终端节点，负责接收数据。

　　3.10

　　生产者producer

　　连接的一个终端节点，负责发送数据。

　　3.11

　　无符号短整数（USINT）unsigned short integer（USINT）

　　8位整数。

　　3.12

　　无符号整数（UINT）unsigned integer（UINT）

　　16位整数。

　　3.13

　　服务器server

　　为其他对象（客户机）提供服务的对象。

　　3.14

　　客户机client

　　客户机定义为：

　　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。

　　3.15

　　充电设备监控系统monitoring system of charge equipment

　　用于远程监控充电设备的设备，由安装在计算机中的专用软件与充电设备的接口和通信总线组成。

　　3.16

　　未连接报文管理器unconnected message manager

　　在节点内能够接收和处理未连接显式报文的功能。

　　4拓扑结构和接口

　　4.1拓扑结构

　　4.1.1拓扑结构

　　充电设备的拓扑结构如图1所示。

　　4.1.2终端电阻

　　在以下网络节点应安装一只121Ω、1%、0.25W的金属膜电阻。

　　4.1.2.1充电接口通信网络

　　在充电设备充电接口CAN总线收发器处安装一只终端电阻。

　　若仅用于总成充电或仅用于模块充电的充电通信网络，在蓄电池总成或蓄电池模块充电接口的CAN总线收发器处安装一只终端电阻。

　　若充电设备既要进行蓄电池总成充电，又要对组成蓄电池总成的模块进行单独充电，则应在充电连接器充电设备侧的CAN-L和CAN-H之间安装一只终端电阻。

　　连接在充电通信网络上的其他设备节点，不安装终端电阻。

　　4.1.2.2充电设备监控网络

　　在充电设备监控系统CAN总线收发器处连接一只终端电阻。

　　在充电设备监控系统通信网络干线另一终端安装一只终端电阻。

　　连接在充电设备监控网络上的其他设备节点不应安装终端电阻。

　　4.2接口

　　4.2.1充电接口

　　充电接口是充电设备与锂离子蓄电池总成连接的接口。

　　充电接口可以与锂离子蓄电池总成连接，也可以与锂离子蓄电池模块连接。

　　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。

　　充电接口的功能配置见表1。

　　4.2.1.1通用充电接口

　　通用充电接口主要用于与符合JB/T 11137—2011、JB/T 11139—2011和JB/T 11140—2011中标准型和均衡型锂离子蓄电池模块和总成的充电连接，也可用于基本型锂离子蓄电池模块和总成的充电连接。

　　通用充电接口与标准型和均衡型锂离子蓄电池总成的充电连接如图2所示。

　　4.2.1.3 I/O充电接口

　　I/O充电接口与充电设备应符合JB/T 11137—2011、JB/T 11139—2011和JB/T 11140—2011中I/O型锂离子蓄电池模块和总成的充电连接。

　　I/O充电控制电路分外置型和内置型两种：

　　a）外置型：

　　I/O被控电路在锂离子蓄电池模块或总成之外，一般在充电设备内。当最高单体蓄电池充电电压达到规定值后，由锂离子蓄电池模块或总成内的I/O控制电路控制被控制电路停止充电，并断开充电设备与蓄电池的充电连接。

　　I/O充电接口与外置型I/O型锂离子蓄电池模块和总成的充电连接如图8所示。

　　4.2.1.4充电控制电路

　　充电控制电路应符合JB/T 11138—2011中4.3.3的规定。

　　4.2.1.5充电控制导引电路

　　充电控制导引电路是充电设备与蓄电池总成之间实现状态信息交换和互操作的电路。由充电设备中的电路部分和蓄电池总成中的电路部分通过接口连接组成，具有以下功能：

　　a）确认充电设备的充电连接器已被正确连线；

　　b）连续进行保护性导体接地牢固性检查；

　　c）系统通电状态指示；

　　d）必要时，由蓄电池模块和总成通过充电控制导引电路停止充电，并断开充电设备与蓄电池的连接；

　　e）充电连接器操作保护。当在充电过程中拔掉充电连接器时，应立即自动关闭充电设备。

　　充电控制导引电路由充电设备内的充电控制导引电路和锂离子蓄电池总成内的充电控制导引电路两部分组成。充电设备内的充电导引电路如图10所示。

　　4.2.1.6 I/O充电控制接口

　　当充电电流小于0.2I1时，可以使用I/O充电控制接口。

　　充电设备内的I/O充电控制电路由蓄电池模块或总成的I/O充电控制电路控制，至少应具有以下功能：

　　a）可以控制充电设备的直流输出开关电路接通和断开充电设备与蓄电池的连接；

　　b）可以控制充电设备的启动充电和停止充电。

　　I/O充电控制电路接口协议如图11所示：

　　a）启动充电设备，当最低单体蓄电池电压低于最低允许放电电压时，I/O电路接口输入高电平，充电设备自动进入预充电状态；

　　b）当最低单体蓄电池电压高于最低允许放电电压时，I/O电路接口输入低电平，预充电结束，转入正常充电状态；

　　c）当最高单体蓄电池电压高于最高允许充电电压时，I/O电路接口输入高电平，停止充电，并断开充电设备与蓄电池的充电连接。

　　4.5通信网络的物理层

　　充电设备通信网络的物理层应符合JB/T 11142—2011中5.7.1的规定。

　　4.6网络电源

　　充电设备应有一个为充电接口和蓄电池总成相关电路单元提供电源的直流电源，具体要求应符合JB/T 11142—2011中5.3.4的规定。

　　充电设备监控系统（CAN3）网络电源由充电设备监控系统提供。额定电压为DC24V，额定电流为8A。

　　4.7地址设置设备

　　充电设备应有站点地址设置设备（见表4），用于设置充电设备监控网络分配给充电设备的地址。

　　站点地址范围为0x00～0x3F，表示充电设备站点地址为1～64。

　　4.9接地

　　为了防止由于接地而形成回路，对于充电设备与锂离子蓄电池模块和总成通信网络，只在充电设备端接地。所有设备的物理层电路，应以物理层电源电压负极为基准。设备不应造成在物理层电源负极之间的电流流动。

　　连接器上的屏蔽连接应通过并联RC电路连接到设备外壳（R=1MΩ；C=0.01MF；500V）。如果设备没有这样的外壳，屏蔽线可以悬空。

　　4.10数据链路层

　　充电装置通信网络数据链路层应符合GB/T 18858.3—2002的规定。

　　5通信协议

　　5.1概述

　　充电设备与锂离子蓄电池模块和总成的通信协议（简称CAN2协议组）应符合GB/T 18858.3—2002的规定，采用11位CAN标识区。

　　DeviceNet标识区划分为4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6。

　　5.2预定义主/从连接组

　　5.2.1概述

　　GB/T 18858.3—2002的规则要求调用每个连接端点的显式报文连接来建立和配置连接对象，也可以采用预定义建立连接。

　　根据GB/T 18858.3—2002规定的一般规则，充电设备规定不调用建立连接的显式报文，对组成充电设备网络的相关连接端点的连接配置作出具体规定，从而提高了带宽、使用效率和通信效率，简化了服务器和客户机的程序设计。

　　本技术规范使用的一般原则是：

　　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功能的设备，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）连接到内部通信网络接口的网络设备中，指定充电设备系统控制器为服务器，其他连接到内部网络上的设备为客户机。

　　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7。

　　充电设备通信协议分CAN1报文组、CAN2报文组和CAN3报文组。

　　CAN1报文组：连接到充电设备内部通信网络上的设备节点之间的通信报文集，按制造厂商产品技术文件的具体规定。

　　CAN2报文组：连接到充电接口通信网络上的设备之间的通信报文集，应符合5.3的规定。

　　CAN3报文组：连接到充电设备监控网络上的设备之间的通信报文集，应符合5.4的规定。

　　5.3 CAN2报文组

　　5.3.1概述

　　CAN2通信报文组用于充电设备与蓄电池模块和总成的充电连接和充电控制。

　　CAN2报文组及相关定义见表11。

　　5.3.7系统时钟同步报文

　　当充电装置与蓄电池总成建立了连接，CHAR-MODE.3=0（禁止充电）时，若充电设备的系统时钟已经完成同步（见5.4.3），则将已经完成同步的时钟发送到蓄电池总成。蓄电池总成接收到该报文后，采用接收到的时钟数据重新设置系统时钟，完成蓄电池总成的系统时钟与充电设备系统时钟的同步。

　　CAN2报文组系统时钟同步报文格式见表19。

　　5.4 CAN3报文组

　　CAN3报文组用于充电设备与充电设备监控系统的报文。

　　5.4.1轮询报文

　　CAN3报文组轮询报文是充电设备监控系统向连接在充电设备监控系统网络上的充电设备发送的轮询报文。报文格式见表25。

　　5.4.3同步系统时钟报文

　　充电设备的系统时钟可以被同步到图12所示的充电设备监控系统（1）的时钟。

　　当充电设备与充电设备监控系统建立连接后，在必要时，选择同步系统时钟操作，充电设备监控系统立即将充电设备监控系统的当前时钟发送到充电设备中，充电设备接收到该报文后，立即以报文的数据重新设置系统时钟，完成充电设备系统时钟与充电设备监控系统的同步。

　　CAN3报文组系统时钟同步报文格式见表28。