《燃料電池電動汽車 加氫通信協(xié)議》

1QC/TXXXXX—XXXX燃料電池電動汽車加氫通信協(xié)議本文件規(guī)定了燃料電池電動汽車加氫通信協(xié)議的型式、技術要求以及測試方法。本文件適用于使用壓縮氣態(tài)氫的燃料電池電動汽車。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T24548GB/T26779GB/T34425燃料電池電動汽車燃料電池電動汽車燃料電池電動汽車術語加氫口加氫槍3術語和定義GB/T24548、GB/T26779、GB/T34425界定的以及下列術語和定義適用于本文件。3.1加氫通信協(xié)議refuellingcommunicationprotocol在加氫過程中，燃料電池電動汽車與加氫機通過紅外裝置進行信號傳輸所遵循的通信規(guī)范。3.2紅外發(fā)射裝置infraredtransmitter用于將串行數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)化為紅外光信號進行發(fā)送的器件。3.3紅外接收裝置infraredreceiver用于將紅外光信號轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)信號進行接收的器件。3.4比特誤碼率biterrorratio一段時間內(nèi)信道中數(shù)據(jù)流由于噪聲、干擾、有損或比特同步錯誤產(chǎn)生的差錯比特數(shù)量與傳輸?shù)目偙忍財?shù)的比值。4縮略語和符號4.1縮略語下列縮略語適用于本文件。ApplicationData：數(shù)據(jù)包BOF：幀起始字符CE：轉(zhuǎn)義控制字符EOF：幀結束字符2QC/TXXXXX—XXXXFC：加注指令FCS：幀校驗序列ID：協(xié)議標識符MP：測量壓力MT：測量溫度OD：可選數(shù)據(jù)RT：加氫口類型TV：儲氫氣瓶總公稱容積VN：數(shù)據(jù)通信軟件版本號XBOF：額外幀起始字符4.2符號下列符號適用于本文件。dn：紅外接收裝置端面距Z平面的距離參考值。dv：紅外發(fā)射裝置端面距Z平面的距離參考值。rn：紅外接收器的中心與加氫槍軸線距離。rv：紅外發(fā)射裝置的中心與加氫口軸線距離。α：紅外發(fā)射裝置有效半角。β：紅外接收裝置有效半角。γ：紅外接收裝置內(nèi)部的紅外接收器相鄰角度。5物理層5.1調(diào)制方式加0.6μs的容差。工作波形示意見圖1。圖1工作波形示意圖5.2字節(jié)幀每個字節(jié)幀應有1個異步起始位、8個數(shù)據(jù)位和1個結束位。數(shù)據(jù)位按串行順序傳遞，以最低有效位開始，最高有效位結束，波特率為38400bps。字節(jié)幀格式見圖2。3QC/TXXXXX—XXXX圖2字節(jié)幀格式6數(shù)據(jù)鏈路層6.1控制字符控制字符包含XBOF、BOF、EOF和CE。6.2幀校驗序列數(shù)據(jù)傳輸利用CRC-16校驗碼進行校驗，幀校驗序列字段保存CRC校驗值，幀校驗序列應以最低有效字節(jié)為先，最高有效字節(jié)為后進行傳輸。6.3數(shù)據(jù)鏈路幀數(shù)據(jù)包在數(shù)據(jù)鏈路幀中傳遞。數(shù)據(jù)鏈路幀傳輸中應有5個XBOF字符，單個BOF字符應在數(shù)據(jù)幀開始時傳遞，數(shù)據(jù)包應在BOF字符后立刻開始傳遞，在數(shù)據(jù)包之后立即發(fā)送幀校驗序列字段，并以EOF字符結束。數(shù)據(jù)鏈路幀格式見圖3。圖3數(shù)據(jù)鏈路幀格式6.4轉(zhuǎn)義字符數(shù)據(jù)鏈路的發(fā)送端應在傳送數(shù)據(jù)鏈路幀前，將數(shù)據(jù)字節(jié)、幀校驗序列字段中與控制字符XBOF、BOF、EOF、CE等相同的字符轉(zhuǎn)義成非控制字符，若接收端在數(shù)據(jù)包中收到轉(zhuǎn)義控制字符CE（定義為0x7D則進行反轉(zhuǎn)義?？刂谱址陌l(fā)送與接收按照附錄C進行轉(zhuǎn)義與反轉(zhuǎn)義。7表示層7.1數(shù)據(jù)類型所有傳輸數(shù)據(jù)應為ASCII格式。7.2分隔符采用“|”分隔符作為數(shù)據(jù)片段的分界，所有的有效數(shù)據(jù)應包含在兩個分隔符之間。數(shù)據(jù)示例見表1。4QC/TXXXXX—XXXX表1數(shù)據(jù)示例7.3標簽分隔符后的兩位字符應為一個定義過的數(shù)據(jù)標簽，且所有的標簽應區(qū)分大小寫；分隔符后的第三位字符應為“=”。7.4字符數(shù)據(jù)所有定義的字符數(shù)據(jù)應與定義值完全匹配，且區(qū)分大小寫。7.5數(shù)字數(shù)據(jù)所有定義的數(shù)字數(shù)據(jù)應按照固定格式發(fā)送，空位按照“0”進行填充，若含有多余的空格或字符或超出定義量程范圍應視為無效。7.6數(shù)據(jù)間隔在加注過程中所需數(shù)據(jù)應以正確的數(shù)據(jù)格式進行更新，在5倍數(shù)據(jù)傳輸間隔內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可視為有效，如超出則視為數(shù)據(jù)無效。8通信數(shù)據(jù)定義與要求8.1協(xié)議標識符ID發(fā)送的數(shù)據(jù)為協(xié)議標識符，接收方應按照發(fā)送方的協(xié)議內(nèi)容，解碼發(fā)送方傳遞的數(shù)據(jù)，相關參數(shù)見表2。表2協(xié)議標識符QC/T?××××，SAE?J27998.2數(shù)據(jù)通信軟件版本號VN發(fā)送的數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)通信軟件的版本號，發(fā)送方應將其采用的協(xié)議版本號傳遞給接收方，接收方應按照發(fā)送方的協(xié)議內(nèi)容，解碼發(fā)送方傳遞的數(shù)據(jù)，相關參數(shù)見表3。表3數(shù)據(jù)通信軟件版本號VN=8.3儲氫氣瓶總公稱容積TV發(fā)送的數(shù)據(jù)為儲氫氣瓶的總公稱容積，單位為升，相關參數(shù)見表4。5QC/TXXXXX—XXXX表4儲氫氣瓶總公稱容積####.#8.4加氫口類型RT發(fā)送的數(shù)據(jù)為加氫口類型，加氫口應符合GB/T26779規(guī)定的要求，適配的加氫槍應符合GB/T34425規(guī)定的要求，相關參數(shù)見表5。表5加氫口類型8.5加注指令FC發(fā)送的數(shù)據(jù)為加注指令，相關參數(shù)見表6。表6加注指令FC=Dyna——動態(tài)加注，加氫機應確認從車輛收到的數(shù)據(jù)與其已定義的數(shù)據(jù)兼容，加氫機根據(jù)實時車輛數(shù)據(jù)進行燃流程。對于任何形式的加注，加氫機在收到加注指令為FC=Abort時都應予以響應，無論數(shù)據(jù)間隔、協(xié)議標識符或版本8.6測量壓力MP發(fā)送的數(shù)據(jù)為儲氫氣瓶內(nèi)的當前氫氣相對壓力，單位為MPa，相關參數(shù)見表7。表7測量壓力6QC/TXXXXX—XXXX8.7測量溫度MT發(fā)送的數(shù)據(jù)是儲氫氣瓶內(nèi)的當前氫氣溫度，單位為K，相關參數(shù)見表8。表8測量溫度8.8可選數(shù)據(jù)OD發(fā)送的數(shù)據(jù)是可選數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)幀中應包含可選數(shù)據(jù)，相關參數(shù)見表9。表9可選數(shù)據(jù)9通信過程9.1建立通信通過加氫槍與加氫口連接，加氫機在收到車輛請求建立連接的信號后，開始建立通信，紅外通信的接口示意圖參見圖A.2。9.2通信車輛發(fā)送加注指令，加氫機進行數(shù)據(jù)的完整性檢查，若通過則加氫機執(zhí)行加注指令；若一個或多個所要求的通信數(shù)據(jù)不能通過完整性檢查，加氫機應默認執(zhí)行退出通信加注程序。9.3斷開通信當完成加氫過程后，斷開加氫槍和加氫口的物理連接，紅外通信同時移除。10性能要求10.1紅外發(fā)射裝置要求紅外發(fā)射裝置性能應滿足以下要求：a)紅外發(fā)射波長應在850nm-900nm范圍；b)紅外發(fā)射強度應在40mW/sr-100mW/sr范圍；c)車輛上的紅外發(fā)射裝置有效半角α應不小于55°,見圖B.1。紅外發(fā)射裝置布置應滿足以下要求：a)紅外發(fā)射裝置端面距Z平面的距離參考值dv應為10mm±10mm，見圖B.1；b)紅外發(fā)射裝置的中心與加氫口軸線距離rv應為22mm±4mm，見圖B.2。10.2紅外接收裝置要求紅外接收裝置性能應滿足以下要求：7QC/TXXXXX—XXXXa)紅外接收裝置內(nèi)部至少應有3個紅外接收器，加氫槍上的紅外接收裝置有效半角β應不小于b)紅外接收裝置應能檢測輻射照度范圍100μW/cm2-50mW/cm2的紅外信號。紅外接收裝置布置應滿足以下要求：a)紅外接收裝置內(nèi)部的紅外接收器相鄰角度γ應不超過120+°;b)紅外接收裝置端面距Z平面的距離參考值dn應為25mm±10mm，見圖B.1。c)紅外接收器的中心與加氫槍軸線距離rn應為22mm±4mm，見圖B.3；10.3通信比特誤碼率要求紅外發(fā)射裝置和紅外接收裝置建立通信后，按照11.3規(guī)定的測試方法，比特誤碼率應小于10-4。11測試方法11.1測試環(huán)境測試裝置應包括能夠測試紅外發(fā)射裝置和紅外接收裝置的位置、功率和靈敏度的電子設備。測試裝置應將發(fā)射裝置和接收裝置布置在模擬的加氫口周圍，該裝置應位于沒有光的環(huán)境中，模擬光源應指向接收裝置的接收范圍。測試裝置包括一個濾鏡，濾鏡放置在發(fā)射裝置前2mm±0.5mm，濾鏡透光率為38%，允許波長850nm-900nm的紅外光線通過。測試裝置示意圖參見圖A.3。11.2測試場景按照下表10所列場景進行測試，場景1到6測試低信噪比場景，場景7到12測試接收到的最高功率場景，場景13到16測試黑暗的環(huán)境光場景。表10測試場景123456789√√√√√√××××××√√√√√××√××√××√×××××××√××√××√××√×××××××√××√××√××√××××00000011.3比特誤碼率測試11.3.1測試條件發(fā)射控制器應保持10Hz發(fā)送頻率，累計發(fā)送65536條消息，每條消息包含18個字節(jié)（總計1179648字節(jié)）。11.3.2穩(wěn)態(tài)場景測試對于11.2表10中指定的每個場景開展測試，計算得出各場景比特誤碼率。11.3.3瞬態(tài)照明測試根據(jù)穩(wěn)態(tài)場景測試結果，選取比特誤碼率最高的場景，打開模擬光源10s±5s，然后關閉10s±5s，重復此過程進行瞬態(tài)照明測試，計算得出比特誤碼率。11.4通信協(xié)議驗證測試8QC/TXXXXX—XXXX通過紅外發(fā)射裝置發(fā)射信號，將發(fā)送的原始數(shù)據(jù)與解析的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)比對，檢查數(shù)據(jù)協(xié)議的一致性。模擬發(fā)送CRC校驗失效、通信丟失、延時數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙收?，檢查加氫機故障識別響應。9QC/TXXXXX—XXXX加氫通信及接口示意圖A.1加氫通信示意圖圖A.1為加氫通信示意圖。圖A.1加氫通信示意圖A.2紅外通信接口示意圖圖A.2為紅外通信接口示意圖。圖A.2紅外通信接口示意圖A.3測試裝置示意圖圖A.3為測試裝置示意圖。QC/TXXXXX—XXXX圖A.3測試裝置示意圖QC/TXXXXX—XXXX加氫設備連接圖B.1加氫槍和加氫口連接側(cè)視圖圖B.1為加氫槍和加氫口連接側(cè)視圖。圖B.1加氫槍與加氫口連接側(cè)視圖B.2加氫口和紅外發(fā)射裝置連接正視圖圖B.2為加氫口和紅外發(fā)射裝置連接正視圖。QC/TXXXXX—XXXX圖B.2加氫口與紅外發(fā)射裝置連接正視圖B.3加氫槍和紅外接收裝置連接正視圖圖B.3為加氫槍和紅外接收裝置連接正視圖。圖B.3加氫槍與紅外接收裝置連接正視圖QC/TXXXXX—XXXX控制字符的轉(zhuǎn)義與反轉(zhuǎn)義控制字符的轉(zhuǎn)義與反轉(zhuǎn)義步驟如下：a)轉(zhuǎn)義步驟：1)在數(shù)據(jù)位前插入轉(zhuǎn)義控制字符CE（0x7D）；2)將數(shù)據(jù)位與十六進制0x20進行異或處理。b)反轉(zhuǎn)義步驟：1)拋棄轉(zhuǎn)義控制字符（CE）；2)將數(shù)據(jù)位與十六進制0x20進行異或處理。接收端狀態(tài)轉(zhuǎn)換示