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ICS 27.180CCS F1 9 团 体 标 准 T/CIAPS0009 2021 2021年 1 月 12日 发 布 2021年 2月 1 日 实 施中 国 化 学 与 物 理 电 源 行 业 协 会 发 布 储 能 变 流 器 与 电 池 管 理 系 统 通 信 协 议第 2部 分 Modbus通 信 协 议Communication protocols betweenPower conversion system and battery management systemPart 2 Modbus communication protocols 全国团体标准信息平台 全国团体标准信息平台 T/CIAPS0009-2021 I 目 次前 言 II1 范 围 .12 规 范 性 引 用 文 件 .13 术 语 和 定 义 .14 通 讯 物 理 层 .35 数 据 链 路 层 .36 应 用 层 .47 充 放 电 总 体 过 程 .48 安 全 策 略 .59 通 讯 方 式 .5 10 信 息 地 址 .5附 录 A（ 规 范 性 附 录 ） Modbus RTU 指 令 8 全国团体标准信息平台 T/CIAPS0009-2021 II 前 言本 标 准 按 照 GB/ T 1.1 -2020 给 出 的 规 则 起 草 。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 负 责 牵 头 单 位 科 华 恒 盛 股 份 有 限 公 司 、 国 网 浙 江 综 合 能 源 服 务 有 限 公 司本 标 准 负 责 起 草 单 位 平 高 集 团 储 能 科 技 有 限 公 司 、 浙 江 华 云 信 息 科 技 有 限 公 司 、 南 网综 合 能 源 股 份 有 限 公 司 、 国 网 浙 江 电 动 汽 车 服 务 有 限 公 司 、 浙 江 南 都 电 源 动 力 股 份 有 限 公 司 、上 海 派 能 能 源 科 技 股 份 有 限 公 司 、 上 海 电 气 国 轩 新 能 源 科 技 有 限 公 司 、 广 州 智 光 储 能 科 技 有限 公 司 、 深 圳 市 盛 弘 电 气 股 份 有 限 公 司 、 施 耐 德 电 气 （ 中 国 ） 有 限 公 司 、 银 隆 新 能 源 股 份 有限 公 司 、 蜂 巢 能 源 科 技 有 限 公 司 、 理 士 国 际 技 术 有 限 公 司 、 深 圳 库 博 能 源 科 技 有 限 公 司 、 浙江 徳 升 新 能 源 科 技 有 限 公 司 、 西 安 新 艾 电 气 技 术 有 限 公 司 、 深 圳 迈 格 瑞 能 技 术 有 限 公 司 、 成都 特 隆 美 储 能 技 术 有 限 公 司 、 锦 浪 科 技 股 份 有 限 公 司 、 深 圳 市 永 联 科 技 股 份 有 限 公 司 、 西 安精 石 电 气 科 技 有 限 公 司 、 易 事 特 集 团 股 份 有 限 公 司 、 江 苏 固 德 威 电 源 科 技 股 份 有 限 公 司 、 双 一 力 （ 宁 波 ） 电 池 有 限 公 司 、 北 京 鉴 衡 认 证 中 心 有 限 公 司 、 南 京 南 瑞 继 保 电 气 有 限 公 司 、 阳光 电 源 股 份 有 限 公 司 、 深 圳 天 邦 达 科 技 有 限 公 司 、 深 圳 市 欣 旺 达 综 合 能 源 服 务 有 限 公 司 、 通标 标 准 技 术 服 务 有 限 公 司 、 中 认 英 泰 检 测 技 术 有 限 公 司 、 福 建 星 云 电 子 股 份 有 限 公 司 、 江 西星 盈 科 技 有 限 公 司 、 湖 南 工 业 大 学 、 中 国 化 学 与 物 理 电 源 行 业 协 会 储 能 应 用 分 会 等 。本 标 准 主 要 起 草 人 林 金 水 、 曾 春 保 、 贾 成 杰 、 吴 心 弘 、 阮 鹏 、 朱 伟 林 、 严 广 龙 、 王 炯耿 、 董 栋 、 李 达 、 郑 海 兴 、 陈 枫 、 吕 建 、 栾 捷 、 陈 威 、 邹 慧 兴 、 孙 华 、 吴 胜 兵 、 任 远 航 、 李迎 春 、 刘 克 勤 、 王 君 生 、 陈 刚 、 郭 子 健 、 祝 凌 云 、 倪 同 、 黄 慧 金 、 杜 毅 、 陈 凡 印 、 杨 惠 坤 、周 刚 、 张 涛 、 方 刚 、 仇 成 丰 、 张 光 青 、 李 旭 、 李 华 栋 、 胡 龙 文 、 张 亮 、 宿 斌 、 蒋 应 龙 、 陈 见超 、 卜 相 楠 、 朱 永 祥 、 黎 朝 晖 、 刘 勇 、 周 晓 晴 。 全国团体标准信息平台 T/CIAPS0009-2021 1 储 能 变 流 器 与 电 池 管 理 系 统 通 信 协 议第 2 部 分 Modbus 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 Modbus 通 信 协 议 的 通 信 物 理 层 、 数据 链 路 层 、 应 用 层 、 充 放 电 过 程 、 安 全 策 略 、 通 讯 方 式 和 信 息 地 址 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 之 间 基 于 RS485的 Modbus通 信 协 议 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 ） 适 用 于 本 文 件 。GB/T 19582.1-2008 基 于 Modbus 协 议 的 工 业 自 动 化 网 络 规 范 第 1 部 分 Modbus 应 用 协议 GB/T 19582.2-2008 基 于 Modbus 协 议 的 工 业 自 动 化 网 络 规 范 第 2 部 分 Modbus 协 议 在串 行 链 路 上 的 实 现 指 南3 术 语 和 定 义3.1 储 能 变 流 器 power conversion system； 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 management system； BMS监 测 电 池 的 状 态 （ 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 帧 frame组 成 一 个 完 整 信 息 的 一 系 列 数 据 位 。3.4 禁 充 prohibit charging 禁 止 给 电 池 充 电 。3.5 禁 放 prohibit discharging全国团体标准信息平台 T/CIAPS0009-2021 2 禁 止 给 电 池 放 电 。3.6 BMS 心 跳 信 号 heartbeat signal of BMSBMS 正 常 运 行 标 识 值 。3.7 充 电 限 制 电 压 limited charging voltage电 池 组 的 额 定 最 大 充 电 电 压 。3.8 放 电 限 制 电 压 limited discharging voltage电 池 组 的 额 定 最 小 放 电 电 压 。 3.9 充 电 限 制 电 流 limited charging current电 池 组 的 最 大 充 电 电 流 。3.10放 电 限 制 电 流 limited discharging current电 池 组 的 最 大 放 电 电 流 。3.11荷 电 状 态 state of charge； 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 。 3.12电 池 健 康 度 state of health； SOH电 池 组 满 充 容 量 相 对 额 定 容 量 的 百 分 比 。3.13电 池 功 率 状 态 state of power； SOP反 映 电 池 功 率 边 界 ， 其 数 值 上 用 短 时 峰 值 功 率 值 来 表 示 。3.14充 电 可 用 电 量 available power for charging电 池 组 的 可 充 入 电 量 。 3.15放 电 可 用 电 量 available power for discharging电 池 组 的 可 放 出 电 量 。全国团体标准信息平台 T/CIAPS0009-2021 3 4 通 讯 物 理 层4.1 接 口 定 义PCS与 BMS通 过 RS485 连 接 ， 采 用 Modbus RTU 传 输 模 式 。RS485通 用 的 2线 拓 扑 结 构 示 意 图 如 图 1 所 示 。 注 对 于 线 路 终 端 （ LT） 电 阻 、 上 拉 和 下 拉 电 阻 的 相 关 信 息 ， 见 GB/T 19582.2-2008中 的 7.4。图 1 RS485通 用 的 2线 拓 扑 结 构4.2 通 信 配 置波 特 率 9600/19200/38400优 选 9600起 始 位 1位数 据 位 8位校 验 位 无 校 验停 止 位 1位5 数 据 链 路 层 Modbus 协 议 规 定 了 一 个 基 础 的 协 议 数 据 单 元 （ Protocol Data Unit,PDU） ， 该 数 据 单 元与 基 础 的 通 信 层 无 关 。 针 对 不 同 的 总 线 结 构 ， Modbus 协 议 在 PDU 的 基 础 上 添 加 特 定 的 附 加域 构 成 应 用 数 据 单 元 ADU（ 即 Application Data Unit） 。 通 过 使 用 ADU 单 元 ， 系 统 数 据 能 够正 确 地 进 行 传 输 。 通 用 的 Modbus 帧 结 构 如 图 2 所 示 。图 2 通 用 的 Modbus 帧 结 构RTU 模 式 当 系 统 选 择 Modbus RTU 模 式 进 行 通 信 时 ， 两 个 4 位 的 十 六 进 制 字 符 组 成 一 个 8 位 的 字 节 。 每 个 字 节 包 括 1 个 起 始 位 ， 8 个 数 据 位 ， 无 校 验 位 ， 1 个 停 止 位 。 其 中 默全国团体标准信息平台 T/CIAPS0009-2021 4 认 校 验 模 式 为 无 校 验 。 RTU 模 式 下 的 数 据 帧 结 构 如 表 1 所 示 。表 1 Modbus RTU数 据 帧 结 构子 字 节 地 址 功 能 码 数 据 CRC1 字 节 1字 节 0到 252字 节 CRC低 字 节 CRC高 字 节注 对 于 Modbus RTU数 据 帧 结 构 的 相 关 信 息 ， 见 GB/T 19582.2-2008中 的 6.5.1。6 应 用 层采 用 一 问 一 答 的 方 式 来 发 送 数 据 。7 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 完 成 低 压 辅 助 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 充 放 电 参 数 ；c 按 照 设 定 的 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 。充 放 电 总 体 过 程 如 图 3 所 示 。 图 3 充 放 电 总 体 过 程 示 意 图全国团体标准信息平台 T/CIAPS0009-2021 5 8 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 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 。9 通 讯 方 式 本 协 议 适 用 于 主 从 工 作 方 式 的 通 信 ， 主 机 （ PCS） 循 环 向 从 机 （ BMS） 要 求 数 据 ， 从 机接 收 请 求 指 令 ， 并 应 答 相 应 数 据 。当 从 机 收 到 主 机 的 指 令 时 ， 从 机 根 据 主 机 的 功 能 代 码 的 命 令 要 求 执 行 相 关 操 作 。 功 能 码是 在 Modbus RTU 协 议 中 已 经 定 义 了 常 用 指 令 代 码 的 功 能 ， 如 表 2 所 示 。表 2 功 能 码 定 义功 能 码 含 义 备 注0x04 读 输 入 寄 存 器 按 字 读 取0x06 写 单 个 保 持 寄 存 器 按 字 写注 Modbus RTU 传 输 模 式 的 指 令 见 附 录 A。 10 信 息 地 址10.1读 寄 存 器 数 据读 取 的 寄 存 器 地 址 及 其 相 关 数 据 定 义 见 表 3。表 3 读 寄 存 器 地 址 及 其 数 据偏 移 地 址 数 据 定 义 数 据 长 度 比 例 系 数 偏 移 量 单 位 备 注0x0100 电 池 组 总 电 压 2 byte 0.1 V0x0101 电 池 组 总 电 流 2 byte 0.1 A 有 符 号 数 ， 负 数 用 补 码表 示 。 放 电 ； - 充 电 0x0102 SOC 2 byte 0.1 0x0103 SOH 2 byte 0.1 0x0104 充 电 限 制 电 流 2 byte 0.1 A 最 大 充 电 电 流0x0105 放 电 限 制 电 流 2 byte 0.1 A 最 大 放 电 电 流0x0106 充 电 限 制 电 压 2 byte 0.1 V 最 大 充 电 电 压0x0107 放 电 限 制 电 压 2 byte 0.1 V 最 小 放 电 电 压 全国团体标准信息平台 T/CIAPS0009-2021 6 表 3 读 寄 存 器 地 址 及 其 数 据 （ 续 ）偏 移 地 址 数 据 定 义 数 据 长 度 比 例 系 数 偏 移 量 单 位 备 注0x0108 充 电 可 用 电 量 2 byte 0.1 kWh0x0109 放 电 可 用 电 量 2 byte 0.1 kWh0x010A BMS 状 态 字 2 byte 具 体 内 容 见 表 40x010B SOP 2 byte 0.1 kW0x010C 单 体 最 高 电 压 2 byte 0.001 V0x010D 单 体 最 低 电 压 2 byte 0.001 V0x010E 单 体 最 高 温 度 2 byte 0.1 ℃ 有 符 号 数 （ 补 码 ）0x010F 单 体 最 低 温 度 2 byte 0.1 ℃ 有 符 号 数 （ 补 码 ） 0x01100x135 预 留注 PCS 读 取 BMS 信 息 的 周 期 为 0.2s。 表 4 BMS 状 态 字 位 定 义位 信 息 数 据 长 度 数 据 定 义 说 明bit0bit3 4 bit 预 留bit4bit6 3 bit 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Bit7bit11 5bit 无 定 义 保 留 字 Bit12bit15 4 bit BMS 心 跳 信 号 015 心 跳 信 号 值10.2写 单 个 保 持 寄 存 器写 单 个 保 持 寄 存 器 地 址 及 其 相 关 数 据 定 义 见 表 5表 5 写 单 个 保 持 寄 存 器 及 其 数 据偏 移 地 址 数 据 定 义 数 据 长 度 比 例 系 数 偏 移 量 单 位 备 注0x0200 请 求 充 /放 电 控制 2 byte 无 请 求 0x0000请 求 充 电 0x5555请 求 放 电 0xAAAA0x0201 预 留 / / / 0x0202 预 留 / /0x0203 预 留 / /10.3信 息 帧 示 例设 从 机 地 址 为 0x01， 要 查 询 BMS 状 态 字 。主 机 下 发 的 信 息 帧 01 04 01 00 00 02 70 37 //01地 址 ， 04功 能 码 ， 01 00 从 0x0100 开 始 查 询 数 据 ， 00 02共 查 询 共 2 个 寄 存 器 ， 70 37 为 CRC 校 验 码 。从 机 返 回 的 信 息 帧 01 04 04 1F 40 00 64 FC 6F //01地 址 ， 04功 能 码 ， 04 返 回 4 字 节 , 1F 40电 池 电 压 全国团体标准信息平台 T/CIAPS0009-2021 7 800.0V， 00 64电 池 组 电 流 10.0A， FC 6F 为 CRC 校 验 码 。 全国团体标准信息平台 T/CIAPS0009-2021 8 附 录 A（ 规 范 性 附 录 ）Modbus RTU指 令A.1 读 输 入 寄 存 器 （ 功 能 码 0x04）主 机 指 令 16进 制 ， 如 表 A.1所 示 表 A.1地 址 功 能 起 始 地 址 寄 存 器 数 量 CRC校 验xx 04 高 字 节 低 字 节 高 字 节 低 字 节 低 字 节 高 字 节 xx xx Xx xx xx xx从 机 回 复 16进 制 ， 如 表 A.2所 示 表 A.2地 址 功 能 字 节 数 寄 存 器 1 寄 存 器 N CRC校 验xx 04 xx 高 字 节 低 字 节 高 字 节 低 字 节 低 字 节 高 字 节xx xx xx xx xx xx注 读 一 个 或 多 个 寄 存 器 通 过 寄 存 器 数 量 来 区 分 ， 寄 存 器 数 量 为 1 则 为 一 个 寄 存 器 ， 大 于 1 则 为 多 个 寄 存器 。 寄 存 器 1对 应 起 始 地 址 。A.2 写 单 个 保 持 寄 存 器 （ 功 能 码 0x06）主 机 指 令 16进 制 ， 如 表 A.3所 示 表 A.3地 址 功 能 寄 存 器 地 址 寄 存 器 设 定 值 CRC 校 验xx 06 高 字 节 低 字 节 高 字 节 低 字 节 低 字 节 高 字 节xx xx xx xx xx Xx从 机 回 复 16进 制 ， 如 表 A.4所 示 表 A.4地 址 功 能 寄 存 器 地 址 寄 存 器 设 定 值 CRC 校 验xx 06 高 字 节 低 字 节 高 字 节 低 字 节 低 字 节 高 字 节xx xx xx xx xx xxA.3 错 误 信 息 及 数 据 的 处 理 从 机 回 复 16进 制 ， 如 表 A.5所 示 表 A.5地 址 功 能 错 误 码 CRC校 验1 byte 1 byte|0x80 1 byte 低 字 节 高 字 节1 byte 1 byte全国团体标准信息平台 T/CIAPS0009-2021 9 BMS模 块 检 测 到 除 了 CRC 码 出 错 以 外 的 错 误 时 ， 必 须 向 主 机 回 送 信 息 ， 功 能 码 的 最 高 位置 为 1， 即 在 主 机 发 送 的 功 能 码 的 基 础 上 加 128 。 BMS通 讯 模 块 响 应 回 送 的 错 误 码 01 非 法 的 功 能 码02 非 法 的 数 据 地 址03 非 法 的 数 据 值04 服 务 故 障 全国团体标准信息平台
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