ChinaAutoRegs|GB/T 38775.9-2025英文版翻译《电动汽车无线充电系统 第9部分:车载充电机和无线充电设备之间的通信协议应用层及数据链路层》
Electric vehicle wireless power transfer—Part 9: Communication protocols between on-board charger and wireless power transfer device—Application layer and data link layer
引 言
GB/T 38775旨在确立电动汽车无线充电系统的要求、测试方法、互操作性等要求,拟由十个部分组成。
—第1部分:通用要求。目的在于规定电动汽车无线充电系统的总体要求。
—第2部分:车载充电机和无线充电设备之间的通信协议。目的在于规定电动汽车无线充电系统地面通信控制单元(CSU)与车载通信控制单元(IVU)之间实现无线充电控制的通信协议,也规定了无线充电控制管理系统(WCCMS)参与无线充电控制的通信协议。
—第3部分:特殊要求。目的在于规定电动汽车无线充电系统所特有的安全要求及测试方法。
—第4部分:电磁环境限值与测试方法。目的在于规定电动汽车无线充电系统在充电时,电动汽车内、外的电磁环境限值和测试方法。
—第5部分:电磁兼容性要求和试验方法。目的在于规定电动汽车无线充电系统电磁兼容性要求,统一测试方法及判定依据。
—第6部分:互操作性要求及测试地面端。目的在于规定电动汽车无线充电系统地面参考设备,以及待测试地面设备为满足互操作性应满足的要求和测试方法。
—第7部分:互操作性要求及测试车辆端。目的在于规定电动汽车无线充电系统车载参考设备,以及待测试车载设备为满足互操作性应满足的要求和测试方法。
—第8部分:商用车应用特殊要求。目的在于规定电动汽车无线充电系统商用车应用所特有的要求及测试方法。
—第9部分:车载充电机和无线充电设备之间的通信协议应用层及数据链路层。目的在于规定电动汽车无线充电系统实现无线充电控制的通信协议数据链路层及应用层的定义。
—第10部分:通信协议一致性测试。目的在于规定电动汽车无线充电系统实现无线充电控制的通信协议的一致性测试要求、结构和内容。
1范围
本文件规定了电动汽车无线充电系统地面通信控制单元(CSU)与车载通信控制单元(IVU)、CSU与无线充电控制管理系统(WCCMS)的定义和要求,包括报文分类、报文格式和内容、通信流程等。
本文件适用于A类和B类静态磁耦合无线充电系统,其供电电源额定电压最大值为1000V(AC)或1500V(DC),额定输出电压最大值为1000V(AC)或1500V(DC),其他额定输出电压参考执行。
2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;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 19596电动汽车术语
GB/T 38775.1-2020电动汽车无线充电系统 第1部分:通用要求
GB/T 38775.2-2020电动汽车无线充电系统 第2部分:车载充电机和无线充电设备之间的通信协议
GB/T 38775.3-2020电动汽车无线充电系统 第3部分:特殊要求
IETF RFC 768传输控制协议(UserDatagramProtocol)
IETF RFC 791互联网协议DARPA互联网程序协议规范(INTERNETPROTOCOLDARPAINTERNETPROGRAMPROTOCOLSPECIFICATION)
IETF RFC 4477动态主机配置协议:IPv4和IPv6双栈问题[DynamicHostConfigurationProto-col(DHCP):IPv4andIPv6Dual-StackIssues]
IETF RFC 9293TransmissionControlProtocol
IEEE Std 802.3 IEEEStandardforEthernet
IEEE Std 802.11 [TelecommunicationsandinformationexchangebetweensystemsLocalandmetropolitanareanetworks-Specificrequirements-Part11: WirelessLANMedi-umAccessControl(MAC)andPhysicalLayer(PHY)Specifications]
3术语和定义
GB/T 19596、GB/T 38775.1-2020、GB/T 38775.2-2020、GB/T 38775.3-2020界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
帧frame
组成一个完整信息的一系列数据位。
[来源:GB/T 27930-2023,3.1.1]
3.2
数据帧data frame
用于传输数据的协议所必需的有序位域,以帧头开始,帧尾结尾。
3.3
报文 messages
一个或多个具有相同参数组编号的“数据帧”。
注:通常用于在应用层对等实体之间传递信息。
3.4
命令码command code
用于唯一标识一个报文代号的一个8位值。
3.5
可疑参数编号suspect parameter number (SPN)
应用层通过参数描述信号,给每个参数分配的一个16位值。
3.6
超时timeout
CSU或IVU的应用层通信在规定时间内没有收到对方的完整数据包或正确数据包。
4符号和缩略语
下列缩略语适用于本部分。
AB:主动信标(Active Beacon)
CI:CSU与IVU之间的接口(CSU-IVU)
CRC:循环冗余码校验(Cyclic Redundancy Check)
CSU:地面通信控制单元(Communication Service Unit)
CW:CSU与WCCMS之间的接口(CSU-WCCMS)
DHCP:动态主机配置协议(Dynamic Host Configuration Protocol)
FOD:金属异物检测(Foreign Object Detection)
GA:地面端(Ground Assembly)
IVU:车载通信控制单元(In-Vehicle Unit)
LCC:专指一种T型补偿网络,由一个串联电感、一个并联电容、一个串联电容组成(Inductor-Ca-pacitor-Capacitor)
LF:低频激励(Low Frequency Excitation)
LOD:活体检测(Living Object Detection)
LPE:低功率激励(Low Power Excitation)
MV:磁矢量(Magnetic Vector)
mmw Radar:毫米波雷达(millimeter-wave Radar)
PB:被动信标(Passive Beacon)
PPC:功率接收控制器(Power Pick-up Controller)
PTC:功率传输控制器(Power Transfer Controller)SPN:可疑参数编号(suspect parameter number)
SR:短距雷达(Short-rangeRadar)
TCP:传输控制协议(Transmission Control Protocol)
UDP:用户数据协议(User Datagram Protocol)
VA:车载端(Vehicle Assembly)
WCCMS:无线充电控制管理系统(Wireless Charging Control Management System)
WLAN:无线局域网(Wireles sLocal Area Network)
5 CI接口
5.1物理层
CI接口的通信物理层应符合GB/T 38775.2-2020中5.3的规定,即CSU与IVU之间的通信应采用无线局域网WLAN,符合IEEE Std 802.11TM的规定。
CSU应实现HighThroughputAccessPoint(HTAP)功能集,IVU应实现HighThroughputSta-tion(HTSTA)功能集。
CI接口宜支持2.4GHz和5GHz频带局域网。
5.2数据链路层
CI接口的通信数据链路层应符合IEEE Std 802.11TM的规定。
5.3网络层
CI接口的通信网络层应符合IETF RFC 791的规定,即IPv4协议规范。网络层数据传输顺序应采用网络字节序,即大端序模式。
IVU应通过CSU的DHCP服务获取有效的IP地址,且应符合IETF RFC 4477的规定。CSU的默认IP地址应设置为192.168.1.1,IVU的IP地址宜由DHCP服务进行分配。
5.4传输层
CI接口的通信传输层宜符合IETF RFC 9293的规定,即TCP协议规范,CI接口的通信传输层也可符合IETF RFC 768的规定,即UDP协议规范。
CI通讯的TCP协议端口号应设置为38775,UDP协议端口号应设置为2024。
A类无线充电设备的CSU传输层应同时支持TCP和UDP协议,IVU应支持其中一种或两种协议。
B类无线充电设备的CSU传输层协议由设备制造商和用户协商确定。
TCP协议或UDP协议中的一个数据帧宜仅包含一个完整的应用层命令报文的内容。
5.5应用层
5.5.1CI接口的报文编码格式
CI接口的报文数据应以16进制传输,且应满足以下要求。a)以固定字符7EH作为帧头。
b)以固定字符0DH作为帧尾。
c)为避免传输数据出现重码问题,以7FH作为转义特殊字符。除帧头和帧尾外的其他数据出现7EH、0DH、7FH的字符时,原字节变为两个字节进行传送,转义规则和报文编码格式见表1。
CI接口的编码格式应满足以下要求。
a)采用参数和参数组定义的形式。
b)采用命令码来识别报文的内容。
c)采用周期发送和事件驱动的方式来发送数据。
d)数据传输采用低字节先发送的格式。
报文中数据类型定义见表2,未规定的位或预留位应填充1。
CRC算法所用的生成多项式应为:CRC-CCITT=X16+X12+X5+1。出现需转义情况时,应在转义前先计算CRC,然后再进行转义处理。
表1CI接口的报文编码格式
5.5.2CI接口的总体流程
无线充电通信过程由多个通信环节按序组成,包括必须项通信环节以及可选项通信环节。
在通信过程中,报文发送周期应为100ms。CSU和IVU如果在附录A通信流程图的规定限时内没有收到对方报文或者没有收到正确报文,应判定为超时。当出现超时后,CSU或IVU应发送故障报文,且应采用A.11中规定的故障处理方式进行处理。
正确报文的判定依据应满足:
a)CRC值校验正确;
b)数据项的内容符合报文定义;
c)数据项的报文长度符合定义长度。
无线充电通信过程应符合图1的要求。
图1CI接口的通信流程图
无线充电系统的异物检测和活体检测两个辅助功能宜在充电启动阶段前开启,应在充电传输阶段和充电停止阶段保持开启状态。当检测到异物或者活体时通过保活报文上报检测结果,并按需触发停止充电。
采用LPE方法进行对位时,考虑到GA线圈电流也会开启,此时的初始活体检测阶段与初始对位检测阶段顺序应调换。
5.6报文分类
5.6.1充电启动阶段1
充电启动阶段1,包括CSU与IVU之间应用层兼容性检测预检、初始异物检测和初始对位检测。应用层充电启动阶段1的报文应符合表3要求。
表3充电启动阶段1报文分类
5.6.2充电启动阶段2
充电启动阶段1完成后,IVU和CSU进入充电启动阶段2。在此阶段,无线充电系统应完成初始活体检测、频率检测及锁定和锁频成功确认。充电启动阶段2报文应符合表4的要求。
表4充电启动阶段2报文分类
5.6.3充电传输阶段
在充电传输阶段,IVU与CSU首先交互开始充电请求与开始充电请求响应,然后IVU实时向CSU发送充电需求,CSU根据充电需求来调整输出能力以保证充电过程正常进行,CSU实时向IVU反馈充电状态信息。充电传输阶段报文应符合表5的要求。
表5充电传输阶段报文分类
5.6.4充电停止阶段
在满足停止充电的条件后,IVU和CSU进入充电停止阶段。在此阶段,IVU或CSU判断并发起停止充电,互相发送整个充电过程中的充电统计数据,然后IVU控制车端设备进入休眠状态,CSU控制地面端设备进入待机状态。充电停止阶段报文应符合表6要求。
表6充电停止阶段报文分类
5.6.5错误报文
在整个充电过程中,当IVU或CSU检测到存在错误时应发送错误报文。错误报文应符合表7的要求。
表7错误报文分类
5.6.6保活报文
根据GB/T 38775.2-2020,WLAN连接后任意时刻发生持续2s上述报文以及保活报文都接收不到的情况,则视为WLAN断开,进行对应处理。保活报文应符合表8的要求。
保活报文的发生条件:当第一帧应用报文发送后30ms,应当立即开始发起保活过程,并应按照保活时间100ms定时发起保活。
对应处理方法:接收保活响应超时后,应记录保活失效次数,当保活失效次数达到失效上限2s时,停止继续发送保活消息,并主动断开物理层与数据链路层的连接,尝试重新连接。
表8保活报文分类
5.7报文格式和内容
5.7.1充电启动阶段1报文
5.7.1.1兼容性检测预检
兼容性检测预检为必选通信环节,IVU和CSU交互设备基本参数以及必要的功能参数,并进行兼容性判断。
兼容性检测预检通信环节的交互过程见图A.1,其中涉及的报文包括“兼容性检测预检请求”报文、“兼容性检测预检请求响应”报文。报文格式、参数定义应符合表9、表10的要求。
表9兼容性检测预检请求报文格式
5.7.1.2初始异物检测
初始异物检测为必选通信环节,IVU和CSU交互异物检测结果,并进行判断。
初始异物检测通信环节的交互过程见图A.2,其中涉及的报文包括“初始异物检测请求”报文、“初始异物检测请求响应”报文。报文格式、参数定义应符合表11、表12的要求。
表11初始异物检测请求报文格式
5.7.1.3初始对位检测
初始对位检测为必选通信环节,IVU和CSU交互初始对位检测结果,并进行判断。初始对位检测的交互过程、报文格式、参数定义见附录C。
5.7.2充电启动阶段2报文
5.7.2.1初始活体保护
初始活体保护为必选通信环节,IVU和CSU交互活体保护检测结果,并进行判断。初始活体保护通信环节的交互过程可参考图A.3,其中涉及的报文包括“初始活体保护请求”报文、“初始活体保护请求响应”报文。报文格式、参数定义应符合表13、表14的要求。
表13初始活体保护请求报文格式
5.7.2.2频率检测及锁定
频率检测及锁定为必选通信环节,IVU和CSU交互频率检测及锁定结果,并进行判断。频率检测及锁定的交互过程见图A.4,报文格式、参数定义见附录D。
5.7.3充电传输阶段报文
5.7.3.1开始充电请求
开始充电请求为必选通信环节,交互过程见图A.5,其中涉及的报文包括“开始充电请求”报文、“开始充电请求响应”报文。报文格式、参数定义应符合表15、表16的要求。
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