GBT 47967-2026《电动商用车电池更换站站控系统与电池更换系统通信协议》

GB/T47967-2026电动商用车电池更换站站控系统与电池更换系统通信协议本文件规定了电动商用车电池更换站站控系统与电池更换系统之间，基于ModbusTCP的应用层通信协议、总体要求、交互方式和报文要求。本文件适用于电动商用车电池更换站站控系统(以下简称“站控系统”)和电池更换系统之间的通信。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T19582.1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/T19582.3基于Modbus协议的工业自动化网络规范第3部分：Modbus协议在TCP/IP上的实现指南GB/T29317—2021电动汽车充换电设施术语GB/T41868ModbusTCP安全协议规范3术语和定义GB/T29317—2021界定的以及下列术语和定义适用于本文件。电池更换站batteryswapstation换电站站控系统stationcontrolsystem部署于电池更换站，管控站内充放电设备、电动汽车、车辆引导系统、电池更换系统等，实现换电流程控制，且支持与充换电运营服务系统交互的系统。电池更换系统batteryswapsystem实现电动汽车动力蓄电池更换的机械设备和电气设备组成的系统。将Modbus应用层协议封装在TCP/IP数据包中并通过以太网进行传输的通信协议。工2换电控制器batteryswapcontroller安装在车辆上能够实现锁止机构动作控制及状态检测，与车辆和站控系统进行信息交互的功能部件。4缩略语下列缩略语适用于本文件。ASCII:美国信息交换标准代码(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)IP:互联网协议(InternetProtocol)MBAP:Modbus应用协议(ModbusApplicationProtocol)5总体要求5.1站控系统与电池更换系统的通信协议应采用分层模型，通信协议结构见表1。表1通信协议结构应用层(第7层)传输层(第4层)网络层(第3层)链路层(第2层)物理层(第1层)5.2站控系统与电池更换系统基于TCP/IP通过以太网接口链接，通信协议要求应符合第7章的规定并符合以下规定。a)站控系统为主站，电池更换系统为从站。b)ModbusTCP通信协议使用TCP端口号502,应符合GB/T19582.1及GB/T19582.3的要求；ModbusTCP安全协议使用TCP端口号802,应符合GB/T41868的要求。c)通信报文中数据类型为整型的字段应采用单个寄存器，数据类型为字符的字段可采用多个寄存器。报文内相邻数据项的寄存器地址宜连续分配。d)报文中所有类型为整型的数据均为无符号整数。e)ModbusTCP通信数据结构见附录A。5.3站控系统向电池更换系统发出操作指令，通过指令枚举值区分操作类型。电池更换系统接收到操作指令请求后，应在2s内向站控系统发送指令执行状态反馈指令，且与操作指令的枚举值相同，操作指令/指令执行状态反馈指令枚举值应符合附录B的规定。5.4除急停指令作为长信号持续发送外，站控系统发送的其他操作指令应为短信号。6交互方式6.1站控系统与电池更换系统交互流程站控系统与电池更换系统的交互应包括4个阶段：准备阶段、换电阶段、调仓阶段、待机阶段，如图1所示。非换电操作状态下，站控系统与电池更换系统应处于待机阶段。待机阶段待机阶段准备阶段换电阶段调仓阶段待机阶段图1站控系统与电池更换系统交互流程6.2交互异常处理6.2.1站控系统与电池更换系统交互过程中发生异常时，按以下规则处理。a)站控系统与电池更换系统通过接口建立物理连接后，通信链路正常，双方在规定的时间内未接收对方报文或未接收正确报文，应判定为超时。b)超时时间与重发次数应根据具体的通信方式和任务性质自行定义，并通过交互指令进行配置读取或设置。c)通信请求超时应按规则重发，同一指令最多重发2次；累计3次通信异常，应停止下发新操作指令，并上报通信故障。d)动作执行超时应终止流程并上报超时故障，执行超时时间应根据业务需求由传输双方自行定义。6.2.2发生通信中断、报文错误、超时未应答通信异常时，应启动重发机制，重发失败应停止下发新指令并上报故障；发生指令非法、参数错误、状态不满足执行异常时，应立即拒绝执行并反馈失败原因。6.3准备阶段站控系统与电池更换系统连接成功后，电池更换系统应支持向站控系统上送准备换电、停车引导信息，站控系统根据停车引导信息进行停车定位检测，电池更换系统反馈定位信息给站控系统。准备阶段报文应符合表2的规定，交互流程见图2。4表2准备阶段报文目的地址1电池更换系统2电池更换系统心跳电池更换系统3电池更换系统4停车导引电池更换系统5停车定位检测电池更换系统6电池更换系统了急停电池更换系统8电池更换系统状态电池更换系统9车辆通行控制电池更换系统电池更换系统电池更换系统站控系统站控系统电池更换系统准备换电(站控系统下发准备换电指令)停车定位检测(站控发送定位启动指令，检测车辆位置)车辆通行控制(站控发送车辆通信信号)通用设备驱动(站控系统发送设备驱动信息)电池更换系统状态报文(就绪状态)报警复位回仓内待机位置(电池更换系统返回仓内待机位置)(站控发送急停指令)电池更换系统状态报文(反馈状态信息)图2准备阶段交互流程6.4换电阶段准备完成后，站控系统和电池更换系统进入换电阶段。站控系统应支持向电池更换系统发送换电启动、暂停、继续、终止、结束指令，电池更换系统完成电池更换工作并反馈执行结果。站控系统监控发现故障时，应发出急停指令。换电阶段站控系统和电池更换系统应实时反馈心跳、电池更换系统状态信息。换电阶段报文应符合表3的规定，交互流程见图3。6表3换电阶段报文目的地址1电池更换系统2电池更换系统心跳电池更换系统3电池更换系统4电池更换系统5暂停电池更换系统6电池更换系统7电池更换系统8电池更换系统9急停电池更换系统电池更换系统状态电池更换系统车辆通行控制电池更换系统电池更换系统电池更换系统(自动动作就绪)启动换电报文(发送自动换电启动指令，触发换电流程)电池更换系统状态报文(工作中)换电安全监控报文(双方实时确认电池更换系统状态)电池更换系统状态报文(暂停中)继续报文(暂停后，继续进行换电)电池更换系统状态报文(强制结束换电)电池更换系统状态报文(待机状态)车辆通行控制(站控发送报警复位指令)图3换电阶段交互流程6.5调仓阶段站控系统和电池更换系统准备完成后，站控系统应根据电池更换系统反馈的电池仓位信息，发送调8仓指令到电池更换系统，电池更换系统应按照指令完成电池调仓动作流程。调仓阶段站控系统和电池更换系统应实时反馈心跳、电池更换系统状态信息。调仓阶段报文应符合表4的规定，交互流程见表4调仓阶段报文目的地址1电池更换系统2电池更换系统心跳电池更换系统3电池更换系统4电池更换系统5电池更换系统6电池更换系统7电池更换系统8电池更换系统9电池更换系统电池更换系统状态电池更换系统车辆通行控制电池更换系统电池更换系统电池更换系统站控系统准备就绪电池更换系统准备就绪电池更换系统状态报文用户启动启动调仓报文(发送自动调仓启动指令，触发调仓流程)电池更换系统状态报文(工作中)(双方实时确认电池更换系统状态)电池更换系统状态报文电池更换系统状态报文(自动动作完成或终止)电池更换系统状态报文车辆通行控制通用设备驱动(站控系统发送设备驱动信息)(站控发送报警复位指令)图4调仓阶段交互流程6.6待机阶段待机阶段电池更换系统应向站控系统发送心跳、实时状态数据，确认双方通信链路正常。待机阶段报文应符合表5的规定，交互流程见图5。表5待机阶段报文目的地址1电池更换系统2电池更换系统心跳电池更换系统3设备信息电池更换系统4电池更换系统5电池更换系统状态电池更换系统6车辆通行控制电池更换系统7电池更换系统8电池更换系统9电池更换系统站控系统站控系统电池更换系统设备信息报文(采集设备信息)电池更换系统状态报文(待机中)车辆通行控制(站控发送车辆通信信号)通用设备驱动(站控系统发送设备驱动信息)报警复位(站控发送报警复位指令)(发送急停指令，执行急停指令)电池更换系统状态报文(反馈急停状态信息)图5待机阶段交互流程7报文要求7.1站控系统心跳报文站控系统应向电池更换系统持续发送心跳值，并按照1000ms的间隔时间周期发送，从0开始循环累加发送，溢出后置0,电池更换系统使用此心跳值检测站控系统的通信链路状态。站控系统心跳报文应符合表6的规定。表6站控系统心跳报文字段说明17.2准备换电报文站控系统应向电池更换系统发送自动提前取出仓内电池指令，电池更换系统提前准备调取电池，站控系统应发送电池到车辆前轴的距离、车辆参数、可选项仓位代码信息。准备换电报文应符合表7的规定。字段说明12电池更换系统3电池到车辆前轴的距离4自动提前取出仓内电池5取电池仓位代码10:默认或不指定仓位，由换电系统自主选择1:电池更换仓1…111:维修仓1…118:维修仓8119:消防仓150:换电准备仓1152:换电准备仓4表7准备换电报文(续)字段说明60:默认或不指定仓位，由换电系统自主选择1:电池更换仓1…111:维修仓1…118:维修仓8119:消防仓150:换电准备仓1153:换电准备仓470:默认或不指定仓位，由换电系统自主选择1:电池更换仓1111:维修仓1…118:维修仓8119:消防仓150:换电准备仓1153:换电准备仓480:默认或不指定仓位，由换电系统自主选择1:电池更换仓1…111:维修仓1…118:维修仓8119:消防仓150:换电准备仓1153:换电准备仓4字段说明9放电池仓位代码10:默认或不指定仓位，由换电系统自主选择1:电池更换仓1…111:维修仓1…118:维修仓8119:消防仓150:换电准备仓1153:换电准备仓40:默认或不指定仓位，由换电系统自主选择1:电池更换仓1111:维修仓1…118:维修仓8119:消防仓150:换电准备仓1153:换电准备仓40:默认或不指定仓位，由换电系统自主选择1:电池更换仓1…111:维修仓1…118:维修仓8119:消防仓150:换电准备仓1153:换电准备仓4表7准备换电报文(续)字段说明0:默认或不指定仓位，由换电系统自主选择1:电池更换仓1…111:维修仓1…118:维修仓8119:消防仓150:换电准备仓1153:换电准备仓4自动将提前取出仓内电池放回取电池规格(长)取电池规格(宽)取电池规格(高)取电池规格(质量)放电池规格(长)放电池规格(宽)放电池规格(高)放电池规格(质量)1:双机器人模式预留自定义7.3电池更换系统心跳报文电池更换系统应向站控系统持续发送心跳值，并按照1000ms的间隔时间周期发送，从0开始循环累加发送，溢出后置0,站控系统使用此心跳值检测电池更换系统的通信链路状态。电池更换系统心跳报文应符合表8的规定。表8电池更换系统心跳报文字段说明1电池更换系统心跳电池更换系统7.4设备信息报文电池更换系统应向站控系统发送电池更换系统的基础信息，包括设备编号、系统软件版本、系统硬件版本信息。设备信息报文应符合表9的规定。表9设备信息报文字段说明1电池更换系统设备编号电池更换系统2电池更换系统软件版本电池更换系统3电池更换系统硬件版本电池更换系统7.5停车导引报文电池更换系统应支持向站控系统实时发送停车导引信息，包括车辆到位状态、前后位置偏差信息。停车定位中车辆前进方向的前后、左右偏差，正值应前进，向左平移，角度偏差为正值应向右转。停车导引报文应符合表10的规定。表10停车导引报文字段说明1电池更换系统1:到位2电池更换系统1:到位3电池更换系统1:到位4电池更换系统分辨率：1mm/位；偏移量：-1000mm;5电池更换系统分辨率：1mm/位；偏移量：-1000mm;6电池更换系统分辨率：0.1°/位；偏移量：-20°;数据范围：-20°~20°7.6停车定位检测报文站控系统应支持向电池更换系统实时发送电池定位启动指令，启动停车定位检测请求，检测车辆位置。停车定位检测报文应符合表11的规定。表11停车定位检测报文字段说明17.7停车定位结果反馈报文电池更换系统应实时向站控系统发送停车定位检测信息，确认车辆定位偏差值，前后、左右、角度应均为“到位”状态。停车定位结果反馈报文应符合表12的规定。表12停车定位结果反馈报文字段说明1电池更换系统1:到位2电池更换系统1:到位3电池更换系统1:到位4电池更换系统分辨率：1mm/位；5电池更换系统分辨率：1mm/位；偏移量：-1000mm;6电池更换系统分辨率：0.1°/位；偏移量：-20°;数据范围：-20°~20°7.8换电安全监控报文换电阶段，站控系统或电池更换系统应发送车辆锁止、换电控制器连接状态信息，以支持接收信息的站控系统或者电池更换系统进行安全监控。站控系统应实时确认电池更换系统状态信息。站控系统可发送各仓位换电就绪状态信息，以支持电池更换系统进行安全监控。站控系统或电池更换系统在发送上述信息时，可附带“未就绪原因”。换电过程中换电控制器处于“已连接”、锁止状态处于“已解锁”且参与换电的电池仓位状态处于“就绪”状态时，自动换电可正常进行。当换电过程中上述条件不再满足，站控系统或电池更换系统可启动安全保护响应。换电安全监控报文应符合表13的规定。字段说明1电池更换系统1:已解锁3:解锁中4:上锁中2电池更换系统1:已连接341:就绪5……………61:就绪7未就绪原因1电池更换系统自定义8未就绪原因1自定义7.9启动换电报文站控系统应支持发送自动换电启动指令，触发换电流程，确认取放电池组数、站控系统指定放/取电池的仓位代码，同时下发动力蓄电池的规格参数，电池更换系统执行换电操作。启动换电需实时确认电池更换系统状态信息。启动换电报文应符合表14的规定。表14启动换电报文字段说明1自动换电启动2电池更换系统3电池到车辆前轴的距离4电池仓位代码、取电池仓位代码)表14启动换电报文(续)字段说明5放电池仓位代码10:默认或不指定仓位，由换电系统自主选择1:电池更换仓1…111:维修仓1…118:维修仓8119:消防仓150:换电准备仓1153:换电准备仓460:默认或不指定仓位，由换电系统自主选择1:电池更换仓1111:维修仓1…118:维修仓8119:消防仓150:换电准备仓1153:换电准备仓470:默认或不指定仓位，由换电系统自主选择1:电池更换仓1…111:维修仓1…118:维修仓8119:消防仓150:换电准备仓1153:换电准备仓4表14启动换电报文(续)字段说明80:默认或不指定仓位，由换电系统自主选择1:电池更换仓1…111:维修仓1…118:维修仓8119:消防仓150:换电准备仓1153:换电准备仓49取电池仓位代码10:默认或不指定仓位，由换电系统自主选择1:电池更换仓1111:维修仓1…118:维修仓8119:消防仓150:换电准备仓1153:换电准备仓40:默认或不指定仓位，由换电系统自主选择1:电池更换仓1…111:维修仓1…118:维修仓8119:消防仓150:换电准备仓1153:换电准备仓4表14启动换电报文(续)字段说明0:默认或不指定仓位，由换电系统自主选择1:电池更换仓1…111:维修仓1…118:维修仓8119:消防仓150:换电准备仓1153:换电准备仓40:默认或不指定仓位，由换电系统自主选择1:电池更换仓1111:维修仓1…118:维修仓8119:消防仓150:换电准备仓1153:换电准备仓4取电池规格(长)取电池规格(宽)取电池规格(高)取电池规格(质量)放电池规格(长)放电池规格(宽)放电池规格(高)放电池规格(质量)预留自定义7.10暂停报文站控系统发送暂停指令，电池更换系统应在2s内应答并回复指令代码、更新状态，电池更换系统状态信息应符合7.17的规定。暂停报文应符合表15的规定。表15暂停报文字段说明12电池更换系统7.11继续报文换电暂停后，站控系统发送继续指令，电池更换系统应根据当前状态确认执行并回复。换电继续报文应符合表16的规定。字段说明12电池更换系统7.12终止报文站控系统发送终止指令，强制结束换电流程，电池更换系统应根据指令执行并进行回复，同时反馈电池更换系统状态信息。换电终止报文应符合表17的规定。表17换电终止报文字段说明12电池更换系统7.13结束报文站控系统应根据电池更换系统上报的换电结束状态，发送结束指令，双方确认换电结束。电池更换系统发送状态信息，应符合7.17的规定。换电结束报文应符合表18的规定。字段说明12电池更换系统7.14急停报文站控系统发送急停指令，无需电池更换系统进行指令反馈。站控系统应根据电池更换系统的急停状态判定急停执行结果。换电急停报文应符合表19的规定。字段说明11:急停7.15启动调仓报文站控系统应支持发送调仓启动指令，触发自动调仓流程，站控系统指定取/放电池的仓位代码，同时下发动力蓄电池的规格参数，电池更换系统执行调仓操作。调仓启动中应确认电池更换系统状态信息。启动调仓报文应符合表20的规定。表20启动调仓报文字段说明1自动调仓启动2电池仓位代码、取电池仓位代码)3取电池仓位代码10:默认或不指定仓位，由换电系统自主选择1:电池更换仓1111:维修仓1…118:维修仓8119:消防仓150:换电准备仓1…153:换电准备仓4表20启动调仓报文(续)字段说明40:默认或不指定仓位，由换电系统自主选择1:电池更换仓1…111:维修仓1…118:维修仓8119:消防仓150:换电准备仓1…153:换电准备仓450:默认或不指定仓位，由换电系统自主选择1:电池更换仓1EQ\*jc3\*hps16\o\al(\s\up7(…),更)111:维修仓1…118:维修仓8119:消防仓150:换电准备仓1…153:换电准备仓460:默认或不指定仓位，由换电系统自主选择1:电池更换仓1111:维修仓1…118:维修仓8119:消防仓150:换电准备仓1…153:换电准备仓4表20启动调仓报文(续)字段说明7放电池仓位代码10:默认或不指定仓位，由换电系统自主选择1:电池更换仓1…111:维修仓1…118:维修仓8119:消防仓150:换电准备仓1…153:换电准备仓480:默认或不指定仓位，由换电系统自主选择1:电池更换仓1…111:维修仓1…118:维修仓8119:消防仓150:换电准备仓1…153:换电准备仓490:默认或不指定仓位，由换电系统自主选择1:电池更换仓1111:维修仓1…118:维修仓8119:消防仓150:换电准备仓1…153:换电准备仓4表20启动调仓报文(续)字段说明0:默认或不指定仓位，由换电系统自主选择1:电池更换仓1…111:维修仓1…118:维修仓8119:消防仓150:换电准备仓1…153:换电准备仓4取电池规格(长)取电池规格(宽)取电池规格(高)取电池规格(质量)放电池规格(长)放电池规格(宽)放电池规格(高)放电池规格(质量)7.16调仓安全监控报文站控系统启动调仓前，应监控电池仓位状态，电池更换系统可用仓位换电就绪状态判断是否进行调仓动作。调仓安全监控报文应符合表21的规定。仓位不进行充电、检修，并且无故障时处于换电就绪状态。表21调仓安全监控报文字段说明121:就绪3…………表21调仓安全监控报文(续)字段说明41:就绪5维修仓11:就绪6……………71:就绪81:就绪9换电准备仓11:就绪………1:就绪未就绪原因电池更换系统自定义7.17电池更换系统状态报文换电阶段和调仓阶段应发送电池更换系统状态信息，电池更换系统状态报文应符合表22的规定，电池更换系统状态应符合附录C的规定。当前换电系统控制方明确换电控制权当前归属站控系统或电池更换系统及相应的操作模式。电池更换系统状态换电系统在自动模式下(0:未就绪、1:自动动作就绪、2:工作中、3:自动动作完成、5:终止、6:暂停),手动模式下，0:未就绪，2:手动操作中。电池更换系统同一时刻最多可上报10个故障码，电池更换系统报故障时将当前1个或多个故障按故障级别由高到低依次填入故障码1～10(0为无故障码)。表22电池更换系统状态报文字段说明1电池更换系统1:处于急停状态2电池更换系统1:单步模式3当前换电系统控制方(换电模式)电池更换系统1:站控系统表22电池更换系统状态报文(续)字段说明4电池更换系统状态电池更换系统1:自动动作就绪2:工作中/手动操作中5自供电仓信息1电池更换系统自定义6……………7自供电仓信息5电池更换系统自定义8电池更换系统自定义9未就绪原因码1电池更换系统自定义……………电池更换系统自定义电池更换系统1:有车辆电池更换系统1:关闭电池更换系统1:关闭电池更换系统自定义当前机器人数量电池更换系统1:单机器人当前自动动作代码电池更换系统自定义当前生效故障总数电池更换系统当前故障码总数当前生效故障码1电池更换系统……………当前生效故障码10电池更换系统当前生效故障码1的电池更换系统自定义……………表22电池更换系统状态报文(续)字段说明当前生效故障码10的电池更换系统自定义电池更换系统分辨率：1mm/位；偏移量：-10000mm;电池更换系统分辨率：1mm/位；电池更换系统分辨率：1mm/位；偏移量：-10000mm;……………电池更换系统分辨率：1mm/位；偏移量：-10000mm;电池更换系统分辨率：1mm/位；电池更换系统分辨率：1mm/位；偏移量：-10000mm;机器人1实时载荷电池更换系统……………机器人N实时载荷电池更换系统电池更换系统1:到位电池更换系统1:锁紧电池更换系统1:锁紧表22电池更换系统状态报文(续)字段说明电池更换系统1:锁紧电池更换系统1:锁紧电池更换系统1:锁紧电池更换系统1:已落座电池更换系统1:已落座电池更换系统1:已落座电池更换系统1:已落座电池更换系统1:在位……………电池更换系统1:在位换电准备仓1电池更换系统0:可用1:不可用电池更换系统0:可用1:不可用电池更换系统0:可用1:不可用电池更换系统0:可用1:不可用电池更换系统0:可用1:不可用电池更换系统本次自动流程运行时间电池更换系统7.18车辆通行控制报文站控系统应持续向电池更换系统发送车辆通行控制报文，包含红黄绿灯信号、道闸控制信号。车辆通行控制报文应符合表23的规定。表23车辆通行控制报文字段说明1红黄绿灯信号1:红灯常亮21:控制打开2:控制关闭7.19通用设备驱动报文当电池更换系统集成其他通用设备需由站控系统驱动控制时，通用设备驱动报文应符合表24的规定。表24通用设备驱动报文字段说明1自定义自定义2风扇自定义自定义3自定义自定义7.20报警复位报文处理完成报警指令后，站控系统应向电池更换系统发送报警复位指令。报警复位报文应符合表25的规定。表25报警复位报文字段说明12电池更换系统7.21返回待机位置报文站控系统应向电池更换系统发送返回待机位置指令，驱动电池更换系统返回待机位置，返回待机位置报文应符合表26的规定。表26返回待机位置报文字段说明12电池更换系统(资料性)通信数据结构A.1结构组成通信数据结构如表A.1所示。表A.1通信数据结构MBAP报文头包含事务处理标识符(2字节，用于请求与响识符(2字节，0x0000标识Modbus)、长度TCP/IP网络时建议使用0xFF)1字节A.2