目  次

前    言 I

1  范围 1

2  规范性引用文件 1

3  术语和定义 1

4  标签的签发 4

5  气态清洁燃料车辆与车用加气机通信要求 4

6  安全管理 14

附  录  A 15

参考文献 16

前    言

本标准是以国内外技术文件为依据，结合我国加气机行业现状进行编写的，旨在构建气态清洁燃料车辆与车用加气机安全交互所需要的硬件设备和软件报文格式，可作为气态清洁燃料车辆加注前的验证、加注中的监测、加注后的确认提供数据交互通道和判断依据，以保障气态清洁燃料车辆整个加注过程的安全。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。

本标准由四川省清洁能源汽车产业协会提出并归口。

本标准主要起草单位：厚普清洁能源股份有限公司、厚普智慧物联科技有限公司。

本标准参编单位：成都安迪生测量有限公司、液空厚普氢能源装备有限公司、四川能投能源基地投资股份有限公司、东方电气(成都)氢燃料电池科技有限公司、西华大学、四川宏达石油天然气工程有限公司、四川省机械研究设计院。

本标准的主要起草人：杨君宇、曾章龙、张朝斌、杨君、顾小明、陈丽娟、刘兴、叶晓华、文华云、魏东、郎力、肖大伟、彭忆强、郑才华。

本标准于2020年9月首次发布。

车用加气机与储存装置红外通信技术要求

1  范围

本标准规定了车用加气机与储存装置间红外通信系统的术语和定义、硬件要求和软件通信格式。

本标准适用于H2、HCNG、CNG等气态燃料车辆与加气机之间的通信，它可为气态清洁燃料车辆加注前的验证、加注中的监测，加注后的确认提供数据交互通道和安全评判依据，以满足气态清洁燃料车辆整个加注过程的安全要求。

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。凡是标注日期的引用文件，仅当前版本适用于本文件。凡是未标注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB3836.1-2010     爆炸性环境设备通用要求

GB3836.4-2010     爆炸性环境本质安全型“i”保护设备

GB/T 31138-2014   汽车用压缩氢气加气机

GA 36-2014        中华人民共和国机动车号牌

GA 802-2008       机动车类型 术语和定义

JJG 996-2012       压缩天然气加气机

SJ/T 11532.1-2015   危险化学品气瓶标识用电子标签通用技术要求 第1部分：气瓶电子标识代码

SJ/T 11532.2-2015   危险化学品气瓶标识用电子标签通用技术要求 第2部分：应用技术规范

SJ/T 11532.3-2015   危险化学品气瓶标识用电子标签通用技术要求 第3部分：读写器特殊要求

3  术语和定义

车用加气机与储存装置红外通信系统由车用加气机、气态清洁燃料车辆和连接器（加气枪与车辆充装口）组成。连接器在车用加气机和气态清洁燃料车辆间建立了机械链路连接，并允许气态清洁燃料在它们之间流动；同时连接器在车用加气机和气态清洁燃料车辆间建立了电子信号连接，并允许数据在气态清洁燃料车辆的红外发射模块和车用加气机的红外接收模块之间交换。系统组成如图1所示：

图1 系统组成

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

车用储存装置

用于盛装车用压缩氢气、车用压缩氢气和天然气、车用压缩天然气等燃料的气瓶，简称车用气瓶。

3.2

环境温度

不在阳光直射条件下，加气站内加气机处测量的地表温度。

3.3

车辆内气体平均温度

车辆气瓶中压缩氢气、压缩氢和天然气混合气或压缩天然气的平均温度。

3.4

加气枪

加气机用于连接气态清洁燃料车辆的装置，与气态清洁燃料车辆的充装口接合并允许燃料的传输。

3.5

充装口

安装在气态清洁燃料车辆上的装置，它一端可以气瓶连接，另一端与加气枪对接并允许气态清洁燃料的传输。

3.6

数据通信链路

数据通信链路由红外发射模块和红外接收模块组成，红外发射模块安装在气态清洁燃料车辆的充装接口上，红外接收模块安装于加气枪上。红外通信装置为气态清洁燃料车辆与车用加气机间数据通讯提供通道。

3.7

电子标签

用于物体或物品标识、具有信息存储机制的、能够接收读写器的电磁场调制信号并返回响应信号的数据载体。本标准所述的电子标签集成于红外发射模块中，它是一种可存储信息的芯片或单元。

3.8

红外电子标签读写器

一种运用红外通信技术从电子标签获取数据和向电子标签写入数据的电子设备。本标准所述的红外电子标签读写器通过红外收发模组进行数据通讯。红外接收模块是红外电子标签读写器的一种复杂形式。

3.9

数字签名

附加在数据单元上的一些数据或是对数据单元所作的密码变换，这种数据或变换允许数据单元接收者确认数据的来源和完整性，并防止数据单元被人（例如接收者）伪造。

3.10

红外电子标签应用系统

由气态清洁燃料车辆的气瓶、红外发射模块、红外接收模块、数据传输链路、车辆加气机、车用气瓶信息管理系统等相关接口组成。

3.11

充装协议 

充装协议被定义为车用加气机与气态清洁燃料车辆通讯的标准，按照IrDA标准方式进行数据传输。

3.12

通信状态充装 

在充装过程中，从气态清洁燃料车辆到车用加气机已经建立了有效的数据连接。

3.13

非通信状态充装 

在充装过程中，从气态清洁燃料车辆到车用加气机未建立有效的数据连接，或所接收的数据不能被有效识别。

3.14

数据类型

4  标签的签发

4.1  签发机构

红外发射模块内的电子标签由特种设备安全监察部门或其授权的第三方机构负责签发。

4.2  签发程序

4.2.1  初始化

标签在签发前应对所签发的标签进行初始化，即将存储器/芯片的存储区划分为若干个应用分区。标签的发行信息、充装交互信息和检验信息等，应分别记录在不同的应用分区内。

车用气瓶电子标签的技术要求应符合SJ/T 11532.2-2015中第5、6章的规定；其应用分区的划分和数据的存贮格式应符合SJ/T 11532.2-2015中第8章的规定。

车用气瓶电子标签内数据存储内容和记录格式应符合附录 A 的规定。

4.2.2  数字签名

标签签发时，应将存储器/芯片的唯一标识符、车用气瓶的代码、燃气车辆的车牌号和机动车登记编号等信息进行数字签名，并将签名结果写入指定区域。

数字签名文件格式应符合SJ/T 11532.2-2015中8.3.3的规定；气瓶代码的编码应符合SJ/T 11532.1-2015的规定；燃气车辆的车牌号码应符合GA36-2007规定。

5  气态清洁燃料车辆与车用加气机通信要求

车用加气机和气态清洁燃料车辆之间通过红外信号进行数据传输。红外通讯标准IrDA由红外数据组织(Infrared Data Association)制定。IrDA标准的每一层建立在它下一层之上，保证数据准确传输 。

5.1通讯硬件要求

5.1.1车辆上的红外发射模块上至少应有一个红外收发模组（示意图以三个红外收发模组为例）。

5.1.2加气枪上的红外接收模块上至少应有三个红外收发模组。

5.1.3加气枪上的红外接收模块的红外收发模组之间夹角不大于120°。

5.1.4红外模组的输出有效半角a和b不小于55°。

5.1.5在半角范围内，车辆红外收发模组的发射管最小发射强度应为40 mW / sr，最大发射强度应为100 mW / sr。红外收发模组的接收管检测的最小辐照度为100μW/cm2和最大的检测辐照度为50 mW/cm2。

5.1.6当加气枪与插座完全啮合时，车辆上的红外发射模块的红外收发模组顶端相对于基准面距离dv应小于等于20mm。基准面为距离插枪座上边缘50mm的平面。

5.1.7当加气枪与插座完全啮合时，加气枪上的接收模块的红外收发模组顶端相对于基准面的最大间距dn小于等于35mm，最小间距dn大于等于15mm。基准面为距离插枪座上边缘50mm的平面。

5.2 通信软件要求

5.2.1 报文格式

应用数据包在数据链路帧中传输，在数据传输帧传输之前应有五个起始字符做帧头，随后一个字节的命令字、四个字节的位图、若干字节的数据域、两个字节校验位、一个字节帧尾。

5.2.1.1数据链路控制字符

BOF -数据帧附加开始字符必须是0xFF（十六进制）；

EOF -数据帧结束字符应该是0xC1（十六进制）；

5.2.1.2 命令字字符

00：获取气态清洁燃料车辆电子标签芯片的唯一标识符；

01：获取气态清洁燃料车辆电子标签状态；

02：向气态清洁燃料车辆电子标签中写入故障代码；

03：向气态清洁燃料车辆电子标签中写入操作时间；

04：初始化气态清洁燃料车辆电子标签数据；

05：向车用加气机发送实时数据；

C0: SAE J2799协议命令字；

5.2.1.3 位图字符

位图字符共32位，每一位对应一个字段域，从左向右分别对应1-32域，位图中相应位为“1”表示数据域包含对应的字段域，位图中相应位为“0”表示数据域不包含对应的字段域。

当命令字符为0xC0时，此时位图默认为0x09619000，该位图字段不在数据传输帧中出现

举例：10001000100010001000100010001000 对应1、5、9、13、17、21、25、29域的数据域有效。

5.2.1.4数据域字符

SAE J2799中数据域定义格式为：|ID=SAE␣J2799|，红外接收模块检测到命令字为0xC0后，需要查找以“|”（“|” ASCII，0x7C）开始至以“|”（“|” ASCII,0x7C）结束之间的数据内容，并提取“=”（“=”ASCII，0X61）后的数据内容。

其他命令字直接提取数据内容。

5.2.1.5帧校验序列（FCS）字符

FCS字段应该是位图数据和应用数据上字节计算的16位CRC-CCITT循环冗余校验。 CRC的多项式为X16+X12+X5+1。FCS首先传输最低有效字节，然后传输最高有效字节。校验FCS字段为位图和数据域的校验和数据，共两个字节。CRC寄存器预置初值0x0000。

5.2.2 数据通信时间间隔检查

在充装过程中，气态清洁燃料车辆以100ms的时间间隔向车用加气机发送有效数据，若车用加气机500ms内没有收到有效数据则终止加气。

5.2.3 通信间隔容差

信号间隔容差应在间隔时间的±20％以内。

5.3 数据域定义

5.3.1 标签发行信息区：应用对象标识符

5.3.2 标签发行信息区：车辆所属区域代码

5.3.3标签发行信息区：车辆属性

5.3.4标签发行信息区：标签类别

5.3.5标签发行信息区：规范版本

5.3.6标签发行信息区：初始化机构编号

5.3.7标签发行信息区：发行日期

5.3.8充装交互信息区：软件版本

5.3.9充装交互信息区：车用气瓶使用登记证编号

5.3.10充装交互信息区：气瓶总容积

5.3.11充装交互信息区：插座类型

5.3.12 充装交互信息区：充装介质代码

5.3.13 充装交互信息区：允许充装压力

5.3.14 充装交互信息区：允许充装次数

5.3.15 充装交互信息区：气瓶产品出厂编号

5.3.16 充装交互信息区：测量压力

5.3.17 充装交互信息区：测量温度

5.3.18 充装交互信息区：已充装次数

5.3.19 充装交互信息区：上次加气时间

5.3.20 充装交互信息区：充装命令

5.3.21 检验信息区：检验日期

5.3.22 检验信息区：下次检验日期

5.3.23 检验信息区：检验单位代码

5.3.24 检验信息区：检验人员代码

5.3.25 检验信息区：检验结果代码

5.3.26 检验信息区：车牌号信息

5.3.27 数字签名区：签名信息

5.3.28保留区

6  安全管理

6.1  红外发送模块和接收模块使用安全

6.1.1  在可能发生爆炸的环境中（如加气站等）使用红外发送模块和接收模块应符合GB 3836.4-2000中规定的本质安全设备的要求(ib)，即在正常工作和施加一个计数故障，加上产生最不利的非计数故障下，其本质安全电路不能引起点燃。

6.1.2  红外接收模块内有安全模块（SAM卡或算法库）,在安全模块内应载有由指定机构签发的数字签名。

6.2  防伪安全

6.2.1  红外接收模块在应用时应利用安全模块认证标签内记录信息的真伪。

6.2.2  数字签名和认证算法应符合国家密码管理部门的规定。

附  录  A

（资料性附录）

车用气瓶标签信息数据项和记录格式

表A.1  车用气瓶标签信息数据存储格式

参考文献

[1] SAE J2799-2014    Hydrogen Surface Vehicle To Station Communications Hardware And Software

[2] ISO 8583:1987     Bank card originated messages

四川省团体标准

车用加气机与储存装置红外通信技术要求

编制说明

 标准起草小组

2020年6月

 一、编写目的及意义

CNG汽车在我国得到了巨大的发展，使我国成为世界上CNG汽车拥有量最多的国家。但在发展过程中出现了一些问题：CNG充装压力较低，续驶里程短，大型车辆逐渐被LNG燃料所取代；但LNG本身固有的弊端（BOG），使得它难以在小型车辆上得到应用。提高CNG系统的工作压力，可降低运营成本，提高行驶里程。压力的提升可再次为CNG汽车赢得发展空间。

H2燃料电池汽车储氢气瓶的压力高达70MPa，最大限度的提高气瓶的能量密度，使续驶里程达到500km，这将成为燃料汽车未来发展的终极目标。

但高压储气瓶在快充过程中受到气体压缩、节流效应和动能的内能转换及环境换热等因素的影响使气瓶内部温升快速攀升。同时随着IV型气瓶的散热效率相对低下，导致未来氢能充装的温升环境更加恶劣。

根据美国机动车工程师学会（Society of Automotive Engineers）的研究，提出了35MPa和70MPa的快充的正常充装边界，边界图如下：

为了保证快速、安全充装，实时获取充装过程的燃料温度、最大流量、压力变化率保证最大限度的充装。制定了该通信技术要求，本技术要求是以国内外技术文件为依据，结合我国加气机行业现状进行编写的。本技术要求旨在构建气态清洁燃料车辆与加气机安全交互所需要的基于红外通信的硬件设备和软件报文格式，其为气态清洁燃料车辆加注前的验证、加注中的监测，加注后的确认提供数据交互通道和判断依据，以保障气态清洁燃料车辆整个加注过程的安全。