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新能源汽车充电通信 · 时序与交互 · 约3700字
EVCC与充电桩的通信不是"车报个数、桩照着输出"这么简单。它是一场双方轮流开口、每句话都要对方确认的对话,顺序不能颠倒,任何一句没得到回应就整场结束。
对话的目的可以概括成五个问题,按顺序解决:
能不能听见对方?——建立物理链路与通信通道;
说哪种语言?——协商双方都支持的协议版本;
你是谁、谁付钱?——身份识别与授权;
能给多少、要多少?——能力与需求取交集;
现在安全吗?——绝缘检测与预充,确认后才上高压。
下表以CCS直流充电为例,把每个阶段拆成"车端做什么、桩端做什么、谁先开口"。报文名称按DIN 70121 / ISO 15118-2 常用表述。
| 阶段 | EVCC(车端) | 方向 | SECC(桩端) | 发起方 |
|---|---|---|---|---|
| ① 插枪连接 | 检测CP电平变化,识别PP告知的线缆等级,被唤醒 | ◀ | 输出CP方波,直流场景给出要求高级通信的占空比,锁枪 | 桩 |
| ② 链路匹配 SLAC | 发起匹配请求,发送测量信号,收集衰减特性,请求配对 | ▶◀ | 应答请求,测量本枪线上的信号衰减,回报特性,确认配对 | 车 |
| ③ 端点发现 SDP | 广播查询桩端通信端点,获取地址与是否启用安全通信 | ▶◀ | 回复自身IP、端口与安全模式 | 车 |
| ④ 建立连接 | 发起TCP连接,需要时完成TLS握手并校验桩端证书 | ▶◀ | 接受连接,出示自身证书 | 车 |
| ⑤ 协议协商 | 申报自己支持的协议版本列表及优先级 | ▶◀ | 在列表中选一个双方都支持的,无交集则直接终止 | 车 |
| ⑥ 会话与授权 | 建立会话、查询可用服务、选择计费方式、提交身份凭据 | ▶◀ | 分配会话标识、返回服务清单、对接后台完成授权判定 | 车 |
| ⑦ 参数协商 | 上报BMS给出的最高电压、最大电流、最大功率等限值 | ▶◀ | 回复自身输出能力,双方取交集确定本次上限 | 车 |
| ⑧ 绝缘检测 | 保持高压接触器断开,等待桩返回检测结果 | ▶◀ | 对直流回路施加测试电压,判定绝缘是否合格 | 车 |
| ⑨ 预充 | 上报电池当前端电压,确认桩输出已跟随到位后允许闭合接触器 | ▶◀ | 把输出电压升到接近电池电压并稳住 | 车 |
| ⑩ 功率传输 | 周期性发送目标电压与目标电流,接收实测值转给BMS | ▶◀ | 按需求调整输出,回报实际电压电流与自身状态 | 车 |
| ⑪ 结束 | 发出停止指令,等桩确认停止输出后再断开接触器,请求粘连检测 | ▶◀ | 停止输出、泄放母线电压、配合完成粘连检测、解锁充电枪 | 车 |
图1 EVCC与充电桩的完整通信流程对照(车桩双方视角,直流充电)
用户最直观的疑问是"为什么插枪要等这么久"。把耗时拆开看,就知道时间主要花在哪三个环节。
| 阶段 | 耗时量级 | CP 状态 | 耗时主要来自 |
|---|---|---|---|
| ① 插枪与唤醒 | 亚秒级 | A → B | 电平稳定与控制器启动 |
| ② 链路匹配 SLAC | 数秒(大头) | B | 多次测量信号衰减,本身就要时间 |
| ③④ 发现与连接 | 约一秒内 | B | 启用TLS时握手会增加开销 |
| ⑤⑥ 协商与授权 | 数秒(大头) | B | 需要桩对接后台,网络质量影响明显 |
| ⑦ 参数协商 | 亚秒级 | B | 纯报文往返 |
| ⑧ 绝缘检测 | 数秒(大头) | B → C | 加压与稳定测量需要物理时间 |
| ⑨ 预充 | 一至数秒 | C | 桩的电压爬升速率决定 |
| ⑩ 功率传输 | 持续 | C | 百毫秒级周期循环 |
| ⑪ 结束与解锁 | 数秒 | C → B → A | 泄放与粘连检测 |
图2 各阶段耗时量级与CP状态映射(量级为典型情况,具体以整车方案与桩型为准)
CP状态C表示"车辆已就绪、可以送电"。它不是插枪后立刻切换,而是要等参数协商完成、绝缘检测准备就绪之后才切。很多"桩认为车没准备好"的问题,根因是车端切换时机与桩的期望不一致——桩在等C,车还停在B。
正常流程图只画顺利路径,但现场遇到的多半是异常分支。下表补上"失败之后会发生什么"。
| 失败环节 | 谁先发现 | 退出方式 | 枪能否正常解锁 |
|---|---|---|---|
| ② SLAC 匹配失败 | 车端重试后放弃 | 未建立会话,CP退回,可直接重插 | 可以 |
| ⑤ 协议无交集 | 桩端主动终止 | 会话立即结束,桩多会给出提示 | 可以 |
| ⑥ 授权被拒 | 桩端(含后台判定) | 正常结束会话,可改用其他授权方式 | 可以 |
| ⑧ 绝缘不合格 | 桩端检测判定 | 终止并记录,不允许上高压 | 通常可以 |
| ⑨ 预充不达标 | 车端等不到确认 | 超时终止,接触器始终未闭合 | 通常可以 |
| ⑩ 循环报文超时 | 双方都可能先发现 | 紧急停止:桩断输出、车断接触器 | 多数可以 |
| ⑪ 结束时序错乱 | 桩端记录异常 | 非正常结束,可能跳过粘连检测 | 可能不解锁 |
| 充电中直接拔枪 | 双方几乎同时 | 按紧急断开处理,双方各自记录故障 | 已拔出 |
上述流程针对直流充电。交流侧要分两种情况:
基础PWM交流:流程止步于第①步。桩用占空比给出电流上限,车端采样后由取电,没有②之后的任何数字通信;
交流高级通信:①到⑦与直流几乎一致,但没有绝缘检测和预充(桩输出的是交流电),循环阶段换成充电状态与计划类报文,结束时也没有接触器粘连检测。
这部分差异在《EVCC跟交流充电有关系吗》里有完整的报文分支对照,本文不重复。
台架联调时把图1当检查表,逐阶段确认双方报文都出现且顺序正确。比起看故障码,这种做法能直接告诉你会话死在第几步,通常几分钟就能把范围从"整车"缩小到某一阶段。
先看慢在哪一段。若慢在SLAC,多为链路信号余量问题;若慢在授权,多为桩侧网络或后台响应慢;若慢在绝缘与预充,则和桩的硬件特性有关。三者的责任方完全不同,不能笼统归为"车慢"。
既然耗时集中在三个物理过程上,人机界面就不该在插枪后立刻显示"即将开始充电"。按阶段给出"正在建立连接、正在验证身份、正在安全检查"的分段提示,能显著降低用户对等待的焦虑与误判为故障的投诉。
现象:某车型充电过程完全正常,但结束时偶发充电枪无法拔出,需要重新插拔或断电才能解锁。发生概率不高,且更容易出现在用户提前手动结束充电时;充满自动结束的情况反而很少出问题。
排查:
先定位阶段:故障只发生在结束环节,充电全程无异常,说明前十步流程都正常,问题在第⑪步。
对比两种结束方式:自动结束时车端有完整的降流过程,手动结束时车端响应更快——指向时序竞态而非功能缺失。
查会话日志:故障场次中,车端发出停止指令后未等桩确认输出已停止就断开了高压接触器,桩随后检测到回路异常并记录故障。
查桩侧行为:桩把这次会话判为非正常结束,跳过了正常的解锁流程,需要人工干预或超时后才释放电子锁。
根因:车端在结束阶段的状态切换过快,抢在桩确认之前断开接触器,破坏了"发停止 → 等确认 → 断接触器 → 粘连检测 → 解锁"的既定顺序。协议实现本身没有错误报文,错的是动作顺序与等待条件。手动结束时车端响应更快,因此更容易触发。
处理:修改车端结束流程,明确把"收到桩的停止确认"作为断开接触器的前置条件,并补充等待超时保护;同时把"手动中止充电"和"充满自动结束"作为两个独立用例纳入验证。修改后未再复现。
快速定位:知道会话死在第几步,就知道该查硬件、协议配置还是桩侧;
合理归责:搞清每步的发起方与等待方,避免把桩侧或后台问题算到车端头上;
写对需求:把每个阶段的超时、降级与等待条件写进技术要求书,而不是只写"支持某协议";
设计好体验:按耗时分布设计等待提示,减少误判为故障的投诉;
验证更全:异常分支和三种收尾方式都要测,不能只跑顺利路径。
直流充电通常划分为十一步:插枪连接、链路匹配、端点发现、建立连接、协议协商、会话与授权、参数协商、绝缘检测、预充、功率传输、结束与解锁。除第一步由桩先动,其余均由车端EVCC主动发起。
时间主要花在三处物理过程上:链路信号衰减测量、桩对接后台完成授权、绝缘检测与预充的加压稳定。其余报文往返合计通常只有一两秒。这三处无法靠优化软件消除。
桩先输出CP信号表明自己在线,之后从链路匹配开始的每一步都由车端EVCC发起、桩端响应。所以车端超时策略设置不当会直接卡住流程——桩一直在等车说话。
不是插枪后立刻切换,而是在参数协商完成、车辆确实做好上电准备之后。切换时机与桩的期望不一致,会出现"桩认为车没准备好"的现象。
现场统计上集中在三处:链路匹配(信号余量不足)、协议协商(版本无交集)、绝缘与预充(高压回路或桩输出精度)。三者的排查方向完全不同,先定位阶段再动手。
双方按紧急断开处理,桩立即停止输出,车端断开高压接触器,各自记录异常。虽然有保护机制,但属于非正常结束,可能留下未清理的状态,不建议这样操作。
基础PWM交流充电只走第一步,没有数字通信。交流高级通信模式下前七步与直流基本一致,但没有绝缘检测和预充,循环报文与结束流程也不同。
看带时间戳的会话日志:有没有链路匹配报文、有没有端点发现响应、协议协商是否通过、有没有进入参数协商。这也是选型时要确认EVCC能否导出通信日志的原因。
本文属于 充电通信部件专题站 · 流程详解类,围绕EVCC与充电桩之间的通信流程与交互时序整理。报文名称按DIN 70121 / ISO 15118-2 常用表述;耗时量级与计算示例为典型情况说明,具体以适用标准版本、整车方案与充电桩实现为准。
