GB/T 38775.2-2020英文版 车载充电机和无线充电设备之间通信协议

ChinaAutoRegs|GB/T 38775.2-2020 英文版/翻译/English/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
Electric vehicle wireless power transfer—Part 2: Communication protocols between on-board charger and wireless power transfer device

现行GB/T 38775《电动汽车无线充电系统》系列标准：
GB/T 38775.1-2020英文版 电动汽车无线充电系统 第1部分：通用要求
Electric vehicle wireless power transfer—Part 1: General requirements
GB/T 38775.2-2020英文版 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
Electric vehicle wireless power transfer—Part 2: Communication protocols between on-board charger and wireless power transfer device
GB/T 38775.3-2020英文版 电动汽车无线充电系统 第3部分：特殊要求
Electric vehicle wireless power transfer—Part 3: Specific requirements
GB/T 38775.4-2020英文版 电动汽车无线充电系统 第4部分：电磁环境限值与测试方法
Electric vehicle wireless power transfer—Part 4: Limits and test methods of electromagnetic environment
GB/T 38775.5-2021英文版 电动汽车无线充电系统 第5部分：电磁兼容性要求和试验方法
Electric Vehicle Wireless Power Transfer — Part 5: Electromagnetic Compatibility Requirements and Test Methods
GB/T 38775.6-2021英文版 电动汽车无线充电系统 第6部分：互操作性要求及测试地面端
Electric Vehicle Wireless Power Transfer — Part 6: Interoperability Requirements and Testing — Ground Side
GB/T 38775.7-2021英文版 电动汽车无线充电系统 第7部分：互操作性要求及测试车辆端
Electric Vehicle Wireless Power Transfer — Part 7: Interoperability Requirements and Testing —Vehicle Side
CONTENTS
ForewordII
IntroductionIII
1Scope1
2Normative References1
3Terms and Definitions1
4Abbreviations2
5Wireless Power Transfer System2
6Wireless Power Transfer Management Communication Process 5
7Definitions of Interface Messages27
8Parameter Definitions37
Bibliography52
1范围
GB/T 38775的本部分规定了电动汽车静态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；亦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。
本部分适用于地面通信控制单元（CSU)与控制管理系统（WCCMS)之间，以及车载通信控制单元 (IVU)与地面通信控制单元（CSU)之间的管理和控制。
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 38775.1—2020电动汽车无线充电系统第1部分：通用要求
GB/T 38775.3—2020电动汽车无线充电系统第3部分：特殊要求 中华人民共和国无线电频率划分规定（中华人民共和国工业和信息化部令第46号）
IEEEStd 802.11™ IEEE信息技术标注系统间的通信及信息交互局域网特殊要求：第11 部分：无线局域网媒体访问控制（MAC)和物理层（PHY)规范[IEEEStandard for Information technol¬ogy—Telecommunications and information exchange between systems—Local and metropolitan area networks—Specific requirements： Part 11: Whreless LAN Medium Access Control (MAC) and Physi¬cal Layer (PHY) Specifications]
3术语和定义
GB/T 38775.1—2020和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
车位标识charging spot identification
用于识别车位的唯一信息。
3 .2
车位信息charging spot information
地面系统中充电车位的车位标识以及线圈信息。
3 .3
线圈信息 coil information
由线圈角色、标识、类型、功率、频率信息组成的表示线圈身份及参数的信息。
3.4
地面系统信息 ground犪犮犻犲s information
由车位信息、地面通信控制单元（CSU)、功率发送控制器（PTC)、功率因数校正（PFC)的软硬件版 本信息、地面通信控制单元（CSU)和功率发送控制器（PTC)的绑定关系、功率发送控制器（PTC)和充电 位的绑定关系组成的表示地面系统身份及功能的信息。
3 .5
充电状态charging state
电动汽车连接充电系统后的状态，包括充电和未充电两种状态。
3.6
车辆系统信息狏犲1犮犲system information
由车辆系统中车载通信控制单元（IVU)、功率接收控制器（PPC)的软硬件版本信息组成的表示车 辆系统身份及功能的信息。
3.7
车辆状态 vehicle state
用于表示车辆无线充电过程中车载设备以及车辆行驶的状态，主要包括车载通信控制单元（IVU) 状态、车辆行驶模式等信息，当出现故障的时候还包括对应的故障值，以及功率接收控制器（PPC)充电 电量等信息。
3 .8
保活 keep alive
确认两个通信节点之间是否处于连接状态的机制。在通信协议中，允许有通信连接的设备定期向 诙连接的对等方发送不含数据的空段。如果连接仍然有效，对方设备会响应一个包含确认的段。如果 无效，对方设备将回应一个连接复位段。
3.9
通信模式犃 case A communication
地面通信控制单元（CSU)与车载通信控制单元(IVU)之间进行通信并进行数据交换的模式。
3.10
通信模式 Bcase B communication
地面通信控制单元（CSU)、车载通信控制单元（IVU)及无线充电控制管理系统（WCCMS)之间进 行通信并进行数据交换的模式。
3 .11
中点电压 midpoint votage
副边设备输出的电压值。
3.12
缓启动状态 slow start condton
电压或电流以一定的斜率逐渐上升的状态。
3.13
PFC 更新状态update state of PFC
PFC软件处于更新时的状态。
4缩略语
下列缩略语适用于本文件。
CSU:地面通信控制单兀（CommunicationServiceUnit)
IVU:车载通信控制单元（In-VehicleUnit)
PFC:功率因数校正（PowerFactorCorrection)
PPC:功率接收控制器（PowerPickupController)
PrC:原边线圈（PrimaryCoil)
PTC:功率发送控制器（PowerTransmit Controller)
PuC:副边线圈（Pick UpCoil)
UDP:用户数据报协议（User Datagram Protocol)
WCCMS:无线充电控制管理系统（Wireless ChargingControlManagement System)
5无线充电系统
5.1概述
无线充电系统在结构上分为地面设备和车载设备，二者之间无直接物理连接。在无线充电过程中， 地面设备和车载设备之间应通过无线通信来交互信息，以实现充电过程的控制与管理。
无线充电系统运行过程中，CSU应通过IVU与电动汽车车辆控制系统进行有效通信，以实现对电 池充电过程的安全监控。
通信模式B时，无线充电系统应具有网络端远程综合管理能力，CSU应具备与WCCMS进行数据 通信的接口。
无线充电系统包括地面系统和车辆系统两部分：
a)地面系统：包括
b)车辆系统：包括车辆控制系统、IVU、PPC以及PuC等设备。
管理和通信系统包括WCCMS、CSU和IVU等通信单元。PTC、PrC、PPC和PuC组成无线能量 传输系统，实现电能从地面系统通过无线接口传输到车辆系统。地面系统的PTC和车辆系统的PPC 通过管理和通信系统进行互通和通信。图1是无线充电系统的架构图。
PPC和车辆控制系统之间可有通信接口。
注：本标准暂不支持管理和通信系统跨多个运营商的场景。
图1无线充电功能系统架构图
WCCMS与CSU之间允许存在WC接口，WCCMS与IVU之间允许存在WI接口，WC接口、WI接口均为可选。
设备管理平台、运营服务平台宜与传导式充电设备统一。
5.2通信单元功能
各通信单元功能如下：
a)WCCMS:无线充电控制和管理，负责对系统管理、IVU和CSU的认证，设备认证，充电管理。 WCCMS应具备如下功能：
1)完成对CSU和IVU的认证鉴权和通信安全管理；
2)无线充电检测；
3)计量处理（可选）；
4)参与部分充电控制，如检查IVU用户标识和IVU设备标识是否匹配，CSU用户标识和 CSU设备标识是否匹配、充电异常处理等。
b)CSU:地面通信控制单元，完成地面系统信令控制，以及WCCMS对地面系统，车辆系统对地 面系统信令控制的通信通道功能。CSU应具备以下功能：
1)控制PTC启动、停止对PrC进行供电；
2)PTC、PFC故障和异常事件检测；
3)向IVU上报充电状态；
4)和IVU之间转发PPC、PTC数据；
5)检查原边线圈和副边线圈是否匹配。
通信模式B时，CSU还应具备以下功能：
1)负责地面系统和WCCMS通信；
2)向WCCMS上报充电状态。
c)IVU:车载通信控制单元，实现无线充电车载部分的控制，与PPC完成信令交互，并与CSU完 成信令交互。IVU应具备以下功能：
1)负责与地面系统中CSU以及车辆控制系统的通信；
2)监测PPC、车辆控制系统故障以及异常事件；
3)和CSU之间转发PPC、PTC数据；
通信模式B时，IVU应提供WCCMS所需信息。
IVU可提供用户进行无线充电控制和状态监控的人机界面的接口。
53物理层协议
CI接口的通信物理层应符合IEEEStd 802.11™的规定。
注 1: IEEEStd 802.11™是通过 HTAPs 或者 HTSTAs 实施的。
注2: HTSTA的功能在IEEEStd 802.11TM:2012的4.3.10给出了详细规定，HTAP是与HTSTA具有相同功能 的访问节点。
5.4通信接口
无线充电系统具有以下接口 ：
a)WI接口（可选）：WCCMS和IVU之间的接口，该接口也可表示IVU通过CSU间接连接WC- CMS,主要功能包括IVU的注册、信息上报以及发起开始充电请求、保活。充电模式B时可
建立WI接口。
b)WC接口： WCCMS和CSU之间的接口，主要功能包括CSU的注册、信息上报和保活，以及 WCCMS利用该接口向CSU发起充电命令。充电模式B时应建立WC接口。
c)CI接口：CSU和IVU之间的接口，包括两个逻辑接口 ：控制信令接口和数据接口。控制信令 接口主要提供CSU和IVU之间的充电控制功能，数据接口提供包括IVU寻找CSU的IP地
址，PTC和PPC之间数据通信的承载以及保活。
d) 其他接口 ：车辆系统中IVU和PPC之间的接口是内部接口。地面系统中CSU和PTC之间 的接口是内部接口。
5.5CSU、PTC和PrC之间的关系
图2为CSU、PTC和PrC之间的关系示意图，一个CSU可控制多个PTC，一个PTC只能由一个 CSU进行控制。
PTC可通过可控开关器件为一个指定的PrC供电，PTC亦可通过设定好可控开关器件，同时为多 个PrC供电，可控开关器件的控制应由CSU执行。
图2 CSU、PTC和PrC之间的关系
5.6安全
IVU和CSU应检查设备信息完整性，以防止被修改。
IVU和CSU之间的控制信令应进行完整性保护和加密保护。
IVU和CSU之间数据接口转发的PIC和PPC数据宜进行完整性保护。
WCCMS应对IVU及CSU进行用户鉴权和设备鉴权，以防止非授权用户或设备接入。
IVU、CSU和WCCMS之间的信令应进行完整保护和加密保护。
6无线充电管理通信流程 6.1充电总体流程
电动汽车无线充电系统的正常充电流程如图3所示，车载侧和地面侧设备的充电流程共4个状态， 分别为通信未连接、通信连接、待机、充电：
a)通信未连接:地面、车载侧设备功率模块部分待机，等待指令下达后可进行能量传输，但通信连 接未建立。该状态下，通信单元处于工作状态。
b)通信连接:各通信单元建立了通信连接，但能量未开始传输。该状态下，系统在完成地面、车载 侧的互操作性检测、认证鉴权处理、对位检测等流程后进入空载待机状态。
注1系统在对位检测时，如车辆侧提出要求也可发送与对位相关的信号。
注2:互操作性检测、认证鉴权处理也可在车辆进入充电位过程中完成。
c)待机：系统进行地面、车载侧的互操作性检测、认证鉴权处理、对位检测已结束，但还未开始能 量传输。系统完成能量传输前提条件的判断，等待执行能量传输指令。
d)充电：接收到启动充电指令，根据车辆控制系统下达的充电指标执行能量传输；接收到停止充 电指令，停止能量传输。
建立通信连接后，车载、地面设备的信息交互应同步，保证充电流程安全执行。
6.2通信模式A的充电流程
6.2.1IVU初始化
IVU初始化过程如图4所示。IVU向CSU发起注册，IVU注册之后，向CSU上报车辆系统信息， CSU向IVU返回准备状态信息。
图4 IVU初始化
6.2.2IVU发起充电
IVU发起开始充电过程如图5所示。该过程用于IVU主动向CSU发起开始充电过程。
开始充电过程为：
a)IVU向CSU发起开始充电请求；
b)CSU与IVU之间互发互操作性信息；
c)CSU判断互操作性信息是否通过；
d)CSU向IVU返回互操作性检测信息；
e)互操作性检测通过，则CSU发起开始充电命令；
f)当CSU检测到P丁C状态变化，向IVU上报充电状态。在充电过程中，地面系统的P丁C和车 辆系统的PPC分别通过CSU和IVU的数据接口进行充电控制信令传递，同时CSU、IVU分 别进行故障检测，当检测到故障的时候向IVU、CSU进行充电状态及车辆状态上报。CSU和 IVU之间还应通过保活机制确保在线。
启动充电的判断条件中应至少包括：
a)互操作性检测；
b)对齐判断；
c)安全监控及诊断功能的工作。
6.2.3充电正常停止
正常状态下IVU触发停止充电过程如图6所示。
IVU注册过程为：
a)IVU获取副边设备ID，并且与IVUID生成签名认证值；
b)IVU向CSU发起注册请求，消息中包括IVU用户标识和副边设备ID，签名认证值；
c)CSU通过签名认证值验证副边设备ID和IVUID的绑定关系，如果失败则返回注册响应，带 有失败原因值；
d)CSU向IVU发送鉴权认证请求消息，消息携带随机数；
e)IVU根据随机数和用户密钥本地计算网络计算认证码，如果和CSU提供的网络计算认证码 一致，则IVU对CSU认证成功；IVU根据随机数和用户密钥计算设备计算认证码，并在鉴权 响应中将设备计算认证码返回给CSU;
f)CSU判断设备计算认证码正确，则CSU认为对IVU认证成功，然后向IVU返回注册响应。 IVU注册成功之后，主动上报车辆系统信息，当车辆进入车位之后，并上报车辆状态。
6.3.2注销过程（可选）
IVU注销过程如图9所示。该过程用于IVU向CSU进行注销。
IVU注销过程为：
a)充电停止后，IVU向CSU发起注销请求，带有IVU用户标识；
b)CSU包括地面系统信息、充电状态或者车辆系统信息、车辆状态，然后向IVU返回注销响应。
6.3.3IVU车位标识上报过程
IVU获取车位标识上报过程如图10中所示，该过程用于车辆驶入充电位后，获取车位标识信息， 并向CSU上报。
IVU车位标识上报过程为：
a)当充电汽车进入充电位之后，IVU通过读取充电位预配置的地面系统信息获取当前的车位 标识；
b)IVU将获取的车位标识信息发送给CSU。
6.3.4信息上报和查询
6.3.4.1CSU向IVU发起信息上报过程
CSU向IVU发起充电状态信息上报过程如图11所示。在开始充电之后，该过程用于CSU直接 向IVU发送充电状态。
图11 CSU向IVU发起信息上报过程
CSU向IVU发起信息上报过程为：
a)CSU检测到PTC开始充电或者停止充电，向IVU发起信息上报过程，消息中带有充电状态 信息；
b)IVU向CSU返回状态信息上报响应。
6.3.4.2IVU向CSU发起信息查询过程
IVU向CSU发起信息查询过程如图12所示。该过程用于IVU主动向CSU发起查询地面系统信 息或者充电状态。
图12 IVU向CSU发起信息查询过程
IVU向CSU返回状态信息上报过程为：
a)IVU向CSU发起查询地面系统信息或者充电状态信息；
b)CSU返回对应的信息。
6.3.5充电状态控制过程
6.3.5.1IVU发起开始充电过程
IVU发起开始充电过程如图13所示。该过程用于IVU主动向CSU发起开始充电过程。
IVU发起开始充电过程为：
a)IVU向CSU发起开始充电请求，消息中带有车辆行驶模式和触发类型；
b)CSU判断启动充电是否通过，如果通过，则CSU向IVU返回充电请求响应，IVU状态为等待 状态；
c)CSU发出充电指令，PTC执行开始充电。
6.3.5.2CSU发起停止充电过程
CSU发起停止充电过程如图14所示。该过程用于CSU发起停止充电过程。车辆系统中的PPC 可主动通知PTC停止充电。
CSU发起停止充电过程为：
a)CSU向PTC发起停止充电；
b)CSU向IVU主动上报充电状态信息，带有PTC充电状态。
6.3.5.3IVU发起停止充电
IVU发起停止充电过程如图15所示。该过程用于IVU发起结束充电，IVU直接通知CSU停止 充电命令。
IVU发起停止充电过程为：
a)IVU主动发起停止充电；
b)IVU直接向CSU发送停止充电，消息中带有车位标识和PTC标识;
c)CSU返回充电停止响应；
d)CSU发起停止充电过程。
6.3.5.4CSU和IVU之间数据转发
CSU和IVU之间数据转发过程为：
a)CSU接收PTC数据，目的地址为车辆系统的PPC;
b)CSU向对应的IVU发送数据转发请求，消息中带有PTC数据;
c)IVU将数据发送到对应PPC;
d)IVU接收PPC数据；
e)IVU向对应的CSU发送数据转发请求，消息中带有PPC数据;
f)CSU将数据发送到对应PTC。
6.3.6保活过程
保活过程如图17所示。该过程用于在充电过程中，CSU和IVU之间的保活。
保活过程为：
a)节点1定期向节点2发起保活请求，并启动定时器等待节点2;
b)节点2返回保活响应。
CSU和IVU之间的保活按如下方式处理，定时器超时限值时间宜设置为1min:
a)如果CSU没有在定时器超时之前收到IVU发送保活，则CSU停止充电，并向IVU通知充电 状态；
b)如果IVU在定时器超时之前没有收到CSU响应，则IVU发起停止充电过程。
6.3.7消息异常处理
6.3.7.1充电控制过程消息异常处理
充电控制过程消息应有异常处理机制：
a)消息发送方在消息发送后未在响应时间内收到响应消息，应重新发送此消息；
b)消息发送方重发消息的数量达到重发上限次数时仍未收到响应消息时，应停止继续发送并记 录异常信息；
c)消息接收方在接收消息后应对必要参数做校验，无论校验成功还是失败，都应在响应时间内响 应发送方。
6.3.7.2保活过程消息异常处理
保活过程消息应有异常处理机制：
a)保活发起方在双方设备登陆鉴权通过以后，即应当开始发起保活过程，并应按照保活时间定时 发起保活；
b)保活发起方发起保活后，直到按照保活时间下一次发起保活时仍没有收到保活接收方的响应 时应当记录保活失效次数，当保活失效次数达到失效上限时应停止继续发送保活消息，并主动 断开通讯链路，尝试重新连接；
c)保活接收方接收到保活消息后，直到按照保活时间计时仍未收到保活发起方的下一次保活时 应当记录保活失效次数，当保活失效次数达到失效上限时应停止继续等待保活消息，并主动断 开通讯链路，等待重新连接。
6.4通信模式犅的充电流程
6.4.1CSU初始化
CSU初始化过程，如图18所示。该过程中，CSU向WCCMS进行注册。CSU注册之后，向 WCCMS上报地面系统信息。如果WCCMS确定该CSU控制的充电位上有充电汽车，则通知最新车 位信息，触发对应的IVU重新获取CSU的IP地址。