一种电动汽车CAN报文的传输方法及装置与流程

一种电动汽车can报文的传输方法及装置
技术领域
1.本发明属于电动汽车技术领域，具体涉及一种电动汽车can报文的传输方法及装置。


背景技术：

2.电动汽车与充电机之间的通信协议是实现充电的基础。目前国内的充电通信协议主要遵循gb/t27930-2015：采用can通信方式，在数据链路层上采用saej1939-21定义的报文格式。在sae j1939-21中，pgn(parameter group number，参数组编号)是一个由报文id中的edp(extended data page，扩展数据页)、dp(extended data page，数据页)、pf(pdu format，pdu格式)以及ps(pdu specific特定)组成的24位编码，其值用来标识应用层参数类型，这种强耦合使得应用层协议参数的修改必须与报文格式定义同步修改，而且由于应用层协议的部分内容是定义在报文id中，当底层通信方式发生变化时，也无法直接移植应用层协议。
3.目前随着新应用需求如充电信息漫游、即插即充的不断推广普及，现有通信协议在网络拓扑、带宽、信息安全的适用性等方面的问题也越来越凸显，采用基于以太网的充电通信协议的呼声也越来越高，因此为了实现未来向以太网的平滑过渡，通信协议标准在修订时要充分考虑报文格式定义与应用层通信协议的解耦，即使底层通信介质变化，也不会影响应用层通信协议，当然也要考虑新的报文格式对当前已有基础设施的识别和兼顾。
4.另外，从报文的传输方式方面而言，gb/t27930采用了sae j1939-21中的传输协议功能来发送和接收多帧报文，其链路控制过程复杂，特别是当在充电过程中传输单体电池温度，单体电池电压等大数据长数据时，过于冗余的的链路管理，不仅不利于长数据本身的传输，也影响了总线上其他重要的单帧报文的传输。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明提出一种电动汽车can报文方法及装置，重新定义了充电通信协议的报文格式，将应用层协议与底层定义进行解耦，通过帧类型和报文类型识别和兼容已有通信协议，提高了传输效率和可靠性。
6.为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
7.第一方面，本发明提供了一种电动汽车can报文的传输方法，包括：
8.利用电动汽车接收充电机发送的can报文，所述can报文包括帧类型、报文类型、帧序号、目的地址、源地址和数据域，所述数据域的内容为应用层协议定义的参数组，所述应用层协议的参数组包括参数组编号和交互参数集合；
9.利用电动汽车基于接收到的can报文中的帧类型和报文类型，判断出充电机遵循的是旧版本通信协议或新版本通信协议；
10.利用电动汽车根据识别结果，以及预设的解析规则，进行can报文数据域的解析。
11.可选地，所述can报文为采用29位标识符的can扩展帧；
12.所述标识符第26～28位为帧类型，包括信息帧和控制帧，其中6代表信息帧，2代表控制帧，控制帧仅用于多帧报文的接收中；
13.所述标识符第24～25位为报文类型，其中0代表旧协议报文、1代表新协议单帧报文、2代表新协议多帧报文，3为预留；
14.所述标识符第16～23位为帧序号，范围为0～255，单帧报文的帧序号固定为0，多帧报文的帧序号为0～254，255代表多帧报文的结束帧；
15.所述标识符第8～15位为目的地址，报文接收方地址；
16.所述标识符第0～7位为源地址，报文发送方地址。
17.可选地，所述充电机遵循的是旧版本通信协议或新版本通信协议的判断方法包括以下步骤：
18.如果can报文的帧类型为6，报文类型为0，则判定充电机遵循旧版本通信协议；
19.如果can报文的帧类型为6，报文类型为1或2，判断充电机遵循新版本通信协议。
20.可选地，所述根据识别结果，以及预设的解析规则，进行can报文中数据域的解析，包括以下步骤：
21.若判定充电机遵循旧版本通信协议，且充电汽车同时兼容旧版本通信协议，则转入旧版本通信协议的报文解析过程；
22.若判定充电机遵循新版本通信协议，则根据can报文数据域的参数组编号转入相应的新版本通信协议的解析过程。
23.可选地，所述传输方法还包括：
24.基于报文类型识别充电机发送的can报文是多帧或单帧；
25.并根据识别结果，按照预设的传输要求接收和解析所述can报文。
26.可选地，如果can报文的帧类型为6，报文类型为1，则该can报文为单帧报文；
27.如果can报文的帧类型为6，报文类型为2，则该can报文为多帧报文。
28.可选地，根据识别结果，按照预设的传输要求接收和解析所述can报文，具体包括以下步骤：
29.当can报文为单帧报文时，则充电机按报文实际长度发送至电动汽车，由电动汽车根据参数组编号进行通信协议的解析。
30.可选地，根据识别结果，按照预设的传输要求接收和解析所述can报文，具体包括以下步骤：
31.当can报文为多帧报文时，利用充电机将can报文按每8字节一帧的方式分割为多个信息帧，按帧序号0～254编号，最后一帧不满8字节的字节填充255；
32.在多帧报文的传输中，充电机在发送多帧报文前确认发送计数器为0，每发送完成一帧，发送计数器加1；电动汽车每接收到一帧正确序号的报文，接收计数器加1；
33.在多帧报文的传输中，充电机除非接收到请求重发的控制帧，否则按帧序号发送所有帧；如果电动汽车接收到控制帧，则按充电汽车的请求重新发送遗漏帧，之后按序完成多帧报文的发送，并在发送完成多帧报文的最后一帧时，发送帧序号为255的结束帧，待接收到充电机返回的帧序号为255的控制帧后，重置发送计数器为0；
34.在多帧报文的传输中，充电汽车按序接收信息帧，如果充电机的计数器与充电汽车接收到的报文的帧序号不一致时，充电机发送控制帧帧类型为2，报文类型为2，帧序号为
请求重发帧序号的控制帧；待接收到帧序号为255的信息帧后，回复帧序号为255的控制帧后，结束多帧报文的接收，将接收计数器重置为0，并按帧序号将多帧报文进行重组，根据参数组编号进行通信协议的解析。
35.可选地，在多帧报文的传输中，充电机接收到充电汽车的结束控制帧后，将发送计数器重置为0，结束当前多帧的发送。
36.第二方面，本发明提供了一种电动汽车can报文的传输装置，包括：电动汽车和充电机；
37.所述电动汽车接收充电机发送的can报文，所述can报文包括帧类型、报文类型、帧序号、目的地址、源地址和数据域，所述数据域的内容为应用层协议定义的参数组，所述应用层协议的参数组包括参数组编号和交互参数集合；
38.所述电动汽车基于接收到的can报文中的帧类型和报文类型，判断出充电机遵循的是旧版本通信协议或新版本通信协议；
39.所述电动汽车根据识别结果，以及预设的解析规则，进行can报文数据域的解析。
40.与现有技术相比，本发明的有益效果：
41.第一，解耦底层协议与应用层协议：应用层协议不再与can报文id的内容绑定，可以独立定义，应用层协议与底层无关。
42.第二，支持应用层协议的直接移植：应用层协议可以直接移植到其他通信方式如以太网通信协议中。
43.第三，提高多帧报文的传输效率：简化多帧传输的链路管理，保证传输可靠性的同时提高传输可靠性；
44.第四，兼容现有协议：对于支持新旧通信协议的车辆来说，可以通过报文类型，实现对新旧协议的判断，满足过渡时期的新老系统的交叉充电。
附图说明
45.为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
46.图1为本发明一种实施例的电动汽车can报文的传输方法流程示意图；
47.图2为本发明一种实施例的充电机协议识别过程示意图；
48.图3为本发明一种实施例的车辆协议识别过程示意图；
49.图4为充电机的报文传输过程；
50.图5为充电汽车的报文传输过程。
具体实施方式
51.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
52.下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
53.目前国内直流充电机与电动汽车之间的充电通信协议主要遵循gb/t27930-2015，采用can通信方式，其数据链路层采用了sae j1939-21定义的报文格式：使用29位标识符中
的edp，dp、pf组成的pgn来标识数据域参数的类型，因此在定义应用层通信协议时必须将应用层报文与数据链路层的pgn关联，当应用层通信协议增加报文，修改报文，删除报文时，数据链路层上的pgn定义也要同步更新，灵活性、可维护性、移植性差，为此，本发明提出了一种新的电动汽车can报文的报文格式，通过解耦数据链路层和应用通信协议，不仅能实现网络管理和故障定位的管理简单化，还能满足应用层通信协议的直接移植。
54.为了使本技术领域的人员更好的理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和有点能够更加明显，下面结合附图对本发明实施例中的技术方案作进一步详细说明。
55.实施例1
56.本发明实施例中提供了一种电动汽车can报文的传输方法，包括以下步骤：
57.步骤(1)利用电动汽车接收充电机发送的can报文，所述can报文包括帧类型、报文类型、帧序号、目的地址、源地址和数据域，所述数据域的内容为应用层协议定义的参数组，所述应用层协议的参数组包括参数组编号和交互参数集合；
58.步骤(2)利用电动汽车基于接收到的can报文中的帧类型和报文类型，判断出充电机遵循的是旧版本通信协议或新版本通信协议；
59.步骤(3)利用电动汽车根据识别结果，以及预设的解析规则，进行can报文数据域的解析。
60.表1所示为本发明中提出的can报文格式定义，采用包括29位标识符的can扩展帧，标识符具体包括帧类型、报文类型、帧序号、目的地址、源地址和数据域。
61.表1 can报文格式
[0062][0063]
所述数据域的内容为应用层协议定义的参数组，所述应用层协议的参数组包括参数组编号和交互参数集合，具体参见表2。
[0064]
第1字节第2-8字节参数组编号交互参数集合
[0065]
图2和图3是本发明一种实施例中充电机新旧协议识别过程。直流充电机和电动汽车开始通信后，首先进入通信协议版本识别阶段。本发明中新协议指采用本发明的报文格式和传输方法定义的通信协议，旧版本指采用gb/t27930-2015的报文格式和传输方法定义的通信协议。
[0066]
作为优选方案，支持新协议的充电机首先发送版本协商报文，帧格式为信息帧，报文类型为单帧，帧序号为0，目的地址为车辆地址0xf4，源地址为充电机地址0x56，报文id为0x1900f456，数据域按照应用层通信协议报文填充，第1个字节为参数组编号0x01，第2～8
字节为具体参数数据。如果此时与充电机连接的车辆支持新协议，则回复报文id为0x190056f4的报文，即帧格式为信息帧，报文类型为新类型单帧，帧序号为0，目的地址为车辆地址，源地址位充电机地址，数据域的第1个字节为参数组编号0x02，充电机接收到之后，就可以根据数据域的参数组编号对报文进行解析处理；如果此时与充电机连接的车辆只支持旧协议，车辆不识别新协议报文并忽略，充电机在发送报文id为0x1900f456的报文后5s内未接收到回复，则停止发送报文并中止充电过程，或者如果充电机同时支持旧版本，则转为发送旧协议报文并等待回应。
[0067]
对于支持新协议的车辆，当接收到充电机发送的报文后，可以根据报文id的第26-28位的帧类型以及第24～25的报文类型来判断充电机是否支持新协议：如果帧类型为6，报文类型为1，判断充电机支持新版本；如果帧类型为6，报文类型为0，判断充电机支持旧版本，此时如果车辆也支持旧版本通信协议则按照旧版本通信协议规定进行响应，双方转入旧协议的通信和报文解析处理过程，如果车辆仅支持新版本，则停止发送报文并中止充电过程。
[0068]
图4和图5是本发明实施例中can报文传输方法的流程图，发送方为充电机，接收方为电动汽车。发送方首先判断发送报文类型为单帧或多帧：如果应用层通信协议定义报文小于或等于8字节，则为单帧，否则为多帧，单帧报文按优先级6，报文类型1，实际报文长度进行发送，多帧报文按照以下步骤执行：
[0069]
步骤s101：分割报文为多个信息帧
[0070]
发送方按每8字节一帧的方式将报文分割为多个信息帧，最大可分割成序号为0～254共255个帧。
[0071]
步骤s102：按序发送信息帧
[0072]
发送前，检查发送计数器为0，按帧序号依此发送信息帧；每发送一帧，计数器加1；
[0073]
发送方循环检查是否接收到接收方的控制帧报文，如果是，按控制帧中的请求帧重发信息帧，并从请求帧开始按序继续发送。
[0074]
步骤s104：发送结束帧
[0075]
发送方发送完成所有信息帧，发送帧序号为255的结束帧，如果接收到接收方帧序号为255的控制帧，则意味着接收方已经接收完成，发送结束，重置发送计数器为0。
[0076]
接收方在接收到发送方的报文后，首先通过报文类型判断是否单帧或多帧，如果是单帧，接收后根据数据域的参数组编号对报文进行解析并执行相应操作；如果是多帧报文，按照以下步骤执行：
[0077]
s201：按序接收报文
[0078]
接收方开始接收多帧报文信息帧，同时检查报文的帧序号是否从0开始依此递增，每接收到一帧正确序号的报文，计数器加1；
[0079]
如果接收方的接收计数器和接收到的报文帧序号不一致，接收方发送控制帧，控制帧帧类型为2，报文类型为2，帧序号为请求重发帧的序号；
[0080]
s202：接收完成确认
[0081]
如果接收方接收到帧序号为255的结束帧，意味着多帧的所有信息帧已经发送完成，发送方回复控制帧，其中帧类型为2，报文类型为2，帧序号为255。
[0082]
步骤s203：信息帧组合
[0083]
接收方结束多帧接收，重置接收计数器为0，并按信息帧的帧序号将报文进行重组。
[0084]
实施例2
[0085]
本发明提供了一种电动汽车can报文的传输装置，包括：电动汽车和充电机；
[0086]
所述电动汽车接收充电机发送的can报文，所述can报文包括帧类型、报文类型、帧序号、目的地址、源地址和数据域，所述数据域的内容为应用层协议定义的参数组，所述应用层协议的参数组包括参数组编号和交互参数集合；
[0087]
所述电动汽车基于接收到的can报文中的帧类型和报文类型，判断出充电机遵循的是旧版本通信协议或新版本通信协议；
[0088]
所述电动汽车根据识别结果，以及预设的解析规则，进行can报文数据域的解析。
[0089]
其余部分均与实施例1相同。
[0090]
表1所示为本发明中提出的can报文格式定义，采用包括29位标识符的can扩展帧，标识符具体包括帧类型、报文类型、帧序号、目的地址、源地址和数据域。
[0091]
表1 can报文格式
[0092][0093]
所述数据域的内容为应用层协议定义的参数组，所述应用层协议的参数组包括参数组编号和交互参数集合，具体参见表2。
[0094]
第1字节第2-8字节参数组编号参数
[0095]
图2和图3是本发明一种实施例中充电机新旧协议识别过程。直流充电机和电动汽车开始通信后，首先进入通信协议版本识别阶段。本发明中新协议指采用本发明的报文格式和传输方法定义的通信协议，旧版本指采用gb/t27930-2015的报文格式和传输方法定义的通信协议。
[0096]
作为优选方案，支持新协议的充电机首先发送版本协商报文，帧格式为信息帧，报文类型为单帧，帧序号为0，目的地址为车辆地址0xf4，源地址为充电机地址0x56，报文id为0x1900f456，数据域按照应用层通信协议报文填充，第1个字节为参数组编号0x01，第2～8字节为具体参数数据。如果此时与充电机连接的车辆支持新协议，则回复报文id为0x190056f4的报文，即帧格式为信息帧，报文类型为新类型单帧，帧序号为0，目的地址为车辆地址，源地址位充电机地址，数据域的第1个字节为参数组编号0x02，充电机接收到之后，就可以根据数据域的参数组编号对报文进行解析处理；如果此时与充电机连接的车辆只支持旧协议，车辆不识别新协议报文并忽略，充电机在发送报文id为0x1900f456的报文后5s内未接收到回复，则停止发送报文并中止充电过程，或者如果充电机同时支持旧版本，则转
为发送旧协议报文并等待回应。
[0097]
对于支持新协议的车辆，当接收到充电机发送的报文后，可以根据报文id的第26-28位的帧类型以及第24～25的报文类型来判断充电机是否支持新协议：如果帧类型为6，报文类型为1，判断充电机支持新版本；如果帧类型为6，报文类型为0，判断充电机支持旧版本，此时如果车辆也支持旧版本通信协议则按照旧版本通信协议规定进行响应，双方转入旧协议的通信和报文解析处理过程，如果车辆仅支持新版本，则停止发送报文并中止充电过程。
[0098]
图4和图5是本发明实施例中can报文传输方法的流程图，发送方为充电机，接收方为电动汽车。发送方首先判断发送报文类型为单帧或多帧：如果应用层通信协议定义报文小于或等于8字节，则为单帧，否则为多帧，单帧报文按优先级6，报文类型1，实际报文长度进行发送，多帧报文按照以下步骤执行：
[0099]
步骤s101：分割报文为多个信息帧
[0100]
发送方按每8字节一帧的方式将报文分割为多个信息帧，最大可分割成序号为0～254共255个帧。
[0101]
步骤s102：按序发送信息帧
[0102]
发送前，检查发送计数器为0，按帧序号依此发送信息帧；每发送一帧，计数器加1；
[0103]
发送方循环检查是否接收到接收方的控制帧报文，如果是，按控制帧中的请求帧重发信息帧，并从请求帧开始按序继续发送。
[0104]
步骤s104：发送结束帧
[0105]
发送方发送完成所有信息帧，发送帧序号为255的结束帧，如果接收到接收方帧序号为255的控制帧，则意味着接收方已经接收完成，发送结束，重置发送计数器为0。
[0106]
接收方在接收到发送方的报文后，首先通过报文类型判断是否单帧或多帧，如果是单帧，接收后根据数据域的参数组编号对报文进行解析并执行相应操作；如果是多帧报文，按照以下步骤执行：
[0107]
s201：按序接收报文
[0108]
接收方开始接收多帧报文信息帧，同时检查报文的帧序号是否从0开始依此递增，每接收到一帧正确序号的报文，计数器加1；
[0109]
如果接收方的接收计数器和接收到的报文帧序号不一致，接收方发送控制帧，控制帧帧类型为2，报文类型为2，帧序号为请求重发帧的序号；
[0110]
s202：接收完成确认
[0111]
如果接收方接收到帧序号为255的结束帧，意味着多帧的所有信息帧已经发送完成，发送方回复控制帧，其中帧类型为2，报文类型为2，帧序号为255。
[0112]
步骤s203：信息帧组合
[0113]
接收方结束多帧接收，重置接收计数器为0，并按信息帧的帧序号将报文进行重组。
[0114]
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其
等效物界定。