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1、储能变流器与电池管理系统通信协议征求意见稿 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。 本标准参与起草单位平高集团储能科技有限公司、南方电网综合能源有限公司、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、珠海银隆电器有限公司、易事特集团
2、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、远东福斯特新能源有限公司、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、深圳市力通威电子科技有限公司、威胜集团有限公司、国网电力科学研究院实验验证中心、中国葛洲坝集团、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、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
3、远航、杜毅、胡龙文、姚高亮、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、未勇刚、黎朝晖、叶健诚、付明志、李道波、周俊。 T/CIAPS xxxx-xxxx1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
4、)适用于本文件。 ISO11898-1:xx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-Control areawork（CAN）Part1Data linklayer andphysical signalingSAE J1939-21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 conversionsystem；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 managementsystem；BMS监测电池的状态（
5、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 areawork；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。 T/CIAPS xxxx-xxxx23.5CAN数据帧CAN dataframe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
6、.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 signalof BMSBMS正常运行标识值。 3.11充电限制电压limited chargingvoltage电池组的额定最大充电电压。 3.12放电限制电压limited dischargingvoltage电池组的额定最小放电电压。 3.13充电限制电流limited chargingcurrent电池组的最大充电电流。 3.14放电限制电流limited dischargingcurrent电池组的最大放电电流。 3
7、.15荷电状态state ofcharge；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。 T/CIAPS xxxx-xxxx33.16电池健康度state ofhealth；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 ofpower；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 charge电池组的可充入电量。 3.19放电可用电量available discharge电池组的可放出电量。 4总则4.1PCS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0
8、x00，“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ISO11898-1:xx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T/CIAPS xxxx-xxxx4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；R 1、R0CAN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2CAN扩展帧设备
9、采用的协议数据单元（PDU）符合SAE J1939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，接收报文时间等参数；c)按照设定的
10、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。 T/CIAPS xxxx-xxxx5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
11、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10.1PCS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。 表1PCS发送帧报文格式CAN ID0x18F10000+PS*256+SA(PS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Byte00x55/Byte1Byte2请求充/放电控制/无请求0x0000请求充电0x5555请求放电0xAAAAByte3T/CIAPS xx
12、xx-xxxx6表1PCS发送帧报文格式（续）Byte4预留/Byte5Byte6预留/Byte710.2BMS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CAN ID0x18E10000+PS*256+SA(PS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0.10VByte1Byte
13、2电池组总电流0.10A有符号数（补码，充电为负，放电为正）Byte3Byte4SOC0.10%Byte5Byte6SOH0.10%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。 表3电池组限制信息报文格式CAN ID0x18E20000+PS*256+SA(PS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0.10AByte1Byte2放电限制电流0.10AByte3T/CIAPS
14、 xxxx-xxxx7表3电池组限制信息报文格式（续）Byte4充电限制电压0.10VByte5Byte6放电限制电压0.10VByte7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CAN ID0x18E30000+PS*256+SA(PS为PCS设备地址，默认1，SA为
15、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0.10kWhByte1Byte2放电可用电量0.10kWhByte3Byte4BMS状态字/详见表5Byte5Byte6SOP0.10kWhByte7表5BMS状态字报文格式位信息数据长度数据定义说明bit0bit34bit预留预留位bit4bit63bit 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bit7bit115bit预留预留位Bit12bit154bit BMS心跳信号015心跳信号值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。 T/CIAPS xxxx-xxxx8表6电池单体信息报文格式CAN ID0x18E40000+PS*256+SA(PS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
