AutoSAR CP Charging Management 规范导读

🕗 发布于 2024-11-13 02:02 autosar

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模块规范的由来
- 标准需求：随着电动汽车的发展，需要一个统一的充电管理标准来确保车辆与供电设备之间的安全、高效通信和充电过程控制。AUTOSAR组织制定了该规范，以满足汽车行业对充电管理系统的功能和性能要求。
- 技术发展：随着网络技术、通信协议和加密技术的不断发展，ChrgM模块需要支持最新的技术标准，如ISO 15118系列标准、V2GTP和EXI协议等，以实现车辆与外部设备的安全、可靠通信，并保障充电数据的安全性和完整性。
- 行业需求：汽车制造商、充电设备供应商和相关企业需要一个标准化的充电管理模块，以提高充电系统的互操作性和兼容性，降低开发成本和维护难度，促进电动汽车产业的发展。
主要功能和意义
- 充电过程控制
  - 通信协议支持：遵循ISO 15118标准，实现车辆与供电设备之间的通信协议转换，确保充电过程中的数据交换准确无误。
  - 充电模式管理：支持AC和DC充电模式，以及不同的支付方式（如PnC和EiM），满足用户多样化的充电需求。
  - 会话管理：负责建立和管理充电会话，包括会话的启动、暂停、停止等操作，确保充电过程的有序进行。
- 数据安全保障
  - 加密和解密：使用加密技术对充电数据进行加密和解密，确保数据在传输和存储过程中的安全性，防止数据被窃取或篡改。
  - 证书管理：管理证书的生成、验证和更新，确保参与充电过程的设备和用户的身份认证和授权，防止非法访问和操作。
- 系统状态监测
  - 网络状态监测：实时监测以太网网络的状态，包括链路连接、IP地址分配等，确保充电过程中网络通信的稳定性。
  - 充电设备状态监测：获取充电设备的状态信息，如电压、电流、功率等，及时发现充电设备的故障和异常情况，保障充电安全。
- 意义
  - 提高充电效率和可靠性：通过统一的充电管理标准和规范，实现充电过程的自动化控制和优化，提高充电效率，减少充电时间，同时确保充电过程的安全可靠，降低充电事故的发生率。
  - 促进电动汽车产业发展：促进电动汽车与充电基础设施的互联互通，提高电动汽车的使用便利性和用户体验，推动电动汽车产业的发展和普及。
  - 保障能源安全和环保：优化充电过程的能源管理，提高能源利用效率，减少能源浪费，同时降低电动汽车对环境的影响，保障能源安全和环保。
与各个模块之间的关系
- 依赖关系
  - 下层模块：与多个模块存在依赖关系，如 EcuM 负责初始化 ChrgM；BswM 接收 ChrgM 关于以太网网络模式变化的通知；SchM 调用 ChrgM 的主函数；EthSM 向 ChrgM 通知以太网网络通信模式；SoAd 用于 ChrgM 打开和关闭 TCP、UDP 连接的套接字；TcpIp 为 ChrgM 提供多种网络服务；EthIf 提供访问以太网驱动和收发器驱动的 API；EthDrv 用于配置以太网控制器；EthTrcv 提供配置以太网收发器的 API；Csm 用于支持消息加密和解密；KeyM 支持证书管理和验证。
  - 上层模块：为上层应用提供充电管理功能接口，如与车辆控制模块、充电设备控制模块等进行交互，实现充电过程的整体控制和管理。
- 交互关系
  - 数据交互：通过定义明确的API和回调函数，与其他模块进行数据交互，如接收网络状态信息、发送充电控制命令、处理充电数据等。
  - 事件通知：其他模块通过事件通知的方式，向ChrgM模块发送重要事件信息，如网络连接状态变化、充电设备状态变化等，ChrgM模块根据这些事件信息进行相应的处理和响应。
应用场景和用途的实际例子
- 家庭充电场景
  - 用户需求满足：当用户在家中使用私人充电桩为电动汽车充电时，ChrgM模块负责与充电桩进行通信，获取充电设备的信息和状态，如充电桩的型号、电压、电流等，并根据用户的设置和需求，进行充电参数的配置，如充电电流、充电电压、充电时间等。
  - 安全保障：确保充电过程中的数据安全和通信安全，使用加密技术对充电数据进行加密传输，防止数据被窃取或篡改。同时，对充电设备的证书进行验证，确保充电设备的合法性和安全性。
  - 会话管理：管理充电会话的开始、暂停和停止，当用户开始充电时，ChrgM模块启动充电会话，并记录充电开始时间和相关参数。当用户需要暂停充电时，ChrgM模块暂停充电会话，并保存当前的充电状态。当用户结束充电时，ChrgM模块停止充电会话，并记录充电结束时间和充电电量等信息。
- 公共充电场景
  - 充电设施接入：在公共充电站，ChrgM模块负责与充电站的服务器进行通信，获取充电站的信息和可用充电设备的列表，并根据用户的选择，连接到相应的充电设备。
  - 计费管理：实现充电计费功能，根据充电时间、充电电量等参数，计算充电费用，并将计费信息发送给用户和充电站的运营管理系统。
  - 网络协同：与其他车辆和充电设备进行网络协同，实现充电资源的优化分配和利用，提高充电设施的利用率和用户的充电体验。
C++ 代码说明工作原理
以下是一个简单的C++ 代码示例，用于说明ChrgM模块的工作原理：

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>

// 模拟EcuM模块
class EcuM {
public:
    void init() {
        std::cout << "EcuM: Initializing ChrgM module" << std::endl;
        // 模拟初始化操作
    }
};

// 模拟BswM模块
class BswM {
public:
    void notifyNetworkModeChange() {
        std::cout << "BswM: Notifying ChrgM about network mode change" << std::endl;
        // 模拟网络模式变化通知
    }
};

// 模拟SchM模块
class SchM {
public:
    void callMainFunction() {
        std::cout << "SchM: Calling ChrgM main function" << std::endl;
        // 模拟调用主函数
    }
};

// 模拟EthSM模块
class EthSM {
public:
    void indicateDataLinkState(uint8_t ctrlIdx, int transceiverLinkState) {
        std::cout << "EthSM: Indicating data link state for CtrlIdx: " << ctrlIdx << ", Link State: " << transceiverLinkState << std::endl;
        // 模拟数据链路状态指示
    }
};

// 模拟SoAd模块
class SoAd {
public:
    void requestIpAddrAssignment() {
        std::cout << "SoAd: Requesting IP address assignment" << std::endl;
        // 模拟IP地址分配请求
    }
    void closeSoCon(uint32_t soConId) {
        std::cout << "SoAd: Closing socket connection with ID: " << soConId << std::endl;
        // 模拟关闭套接字连接
    }
    void openSoCon(uint32_t soConId) {
        std::cout << "SoAd: Opening socket connection with ID: " << soConId << std::endl;
        // 模拟打开套接字连接
    }
};

// 模拟Csm模块
class Csm {
public:
    void decryptData() {
        std::cout << "Csm: Decrypting data" << std::endl;
        // 模拟数据解密操作
    }
    void encryptData() {
        std::cout << "Csm: Encrypting data" << std::endl;
        // 模拟数据加密操作
    }
};

// 模拟KeyM模块
class KeyM {
public:
    void verifyCertificate() {
        std::cout << "KeyM: Verifying certificate" << std::endl;
        // 模拟证书验证操作
    }
};

// 模拟ChrgM模块
class ChrgM {
private:
    EcuM* ecuM;
    BswM* bswM;
    SchM* schM;
    EthSM* ethSM;
    SoAd* soAd;
    Csm* csm;
    KeyM* keyM;

public:
    ChrgM(EcuM* ecuM, BswM* bswM, SchM* schM, EthSM* ethSM, SoAd* soAd, Csm* csm, KeyM* keyM)
        : ecuM(ecuM), bswM(bswM), schM(schM), ethSM(ethSM), soAd(soAd), csm(csm), keyM(keyM) {}

    void init() {
        std::cout << "ChrgM: Initializing..." << std::endl;
        ecuM->init();
    }

    void handleDataLinkIndication(uint8_t ctrlIdx, int transceiverLinkState) {
        std::cout << "ChrgM: Receiving data link indication, CtrlIdx: " << ctrlIdx << ", Link State: " << transceiverLinkState << std::endl;
        ethSM->indicateDataLinkState(ctrlIdx, transceiverLinkState);
        // 根据链路状态进行相应处理，例如启动IP地址分配或其他操作
        if (transceiverLinkState == 1) { // 假设链路激活
            soAd->requestIpAddrAssignment();
        }
    }

    void handlePaymentServiceSelectionIndication(std::string responseCode) {
        std::cout << "ChrgM: Receiving payment service selection indication, Response Code: " << responseCode << std::endl;
        // 根据支付服务选择响应码进行相应处理，例如进行充电参数配置或开始充电
        if (responseCode == "OK") {
            // 模拟开始充电操作
            std::cout << "ChrgM: Starting charging process" << std::endl;
        } else {
            std::cout << "ChrgM: Payment service selection failed" << std::endl;
        }
    }

    void handleSessionSetupIndication(std::string responseCode) {
        std::cout << "ChrgM: Receiving session setup indication, Response Code: " << responseCode << std::endl;
        // 根据会话设置响应码进行相应处理，例如建立V2G会话或进行错误处理
        if (responseCode == "OK") {
            std::cout << "ChrgM: Establishing V2G session" << std::endl;
        } else {
            std::cout << "ChrgM: Session setup failed" << std::endl;
        }
    }

    void handleSessionStopIndication(std::string responseCode) {
        std::cout << "ChrgM: Receiving session stop indication, Response Code: " << responseCode << std::endl;
        // 根据会话停止响应码进行相应处理，例如停止充电或进行其他操作
        if (responseCode == "OK") {
            std::cout << "ChrgM: Stopping charging process" << std::endl;
        } else {
            std::cout << "ChrgM: Session stop failed" << std::endl;
        }
    }

    void processV2GMessage() {
        // 模拟处理V2G消息的过程
        std::cout << "ChrgM: Processing V2G message" << std::endl;
        // 进行消息解码、验证、处理等操作
        // 例如，根据消息类型执行相应的充电控制操作
        std::string messageType = "PowerDeliveryReq"; // 假设接收到的消息类型为PowerDeliveryReq
        if (messageType == "PowerDeliveryReq") {
            std::cout << "ChrgM: Received PowerDeliveryReq message, starting power delivery" << std::endl;
            // 模拟开始供电操作
        } else if (messageType == "ChargeStatusReq") {
            std::cout << "ChrgM: Received ChargeStatusReq message, sending charge status response" << std::endl;
            // 模拟发送充电状态响应
        } else {
            std::cout << "ChrgM: Unsupported V2G message type" << std::endl;
        }
    }
};

int main() {
    EcuM ecuM;
    BswM bswM;
    SchM schM;
    EthSM ethSM;
    SoAd soAd;
    Csm csm;
    KeyM keyM;
    ChrgM chrgM(&ecuM, &bswM, &schM, &ethSM, &soAd, &csm, &keyM);

    chrgM.init();

    // 模拟数据链路状态变化
    uint8_t ctrlIdx = 0;
    int transceiverLinkState = 1; // 假设链路激活
    chrgM.handleDataLinkIndication(ctrlIdx, transceiverLinkState);

    // 模拟支付服务选择响应
    std::string paymentServiceSelectionResponseCode = "OK";
    chrgM.handlePaymentServiceSelectionIndication(paymentServiceSelectionResponseCode);

    // 模拟会话设置响应
    std::string sessionSetupResponseCode = "OK";
    chrgM.handleSessionSetupIndication(sessionSetupResponseCode);

    // 模拟处理V2G消息
    chrgM.processV2GMessage();

    // 模拟会话停止响应
    std::string sessionStopResponseCode = "OK";
    chrgM.handleSessionStopIndication(sessionStopResponseCode);

    return 0;
}

在上述示例中：

模块模拟
- 定义了多个类来模拟ChrgM模块所依赖的其他模块，如EcuM、BswM、SchM、EthSM、SoAd、Csm和KeyM。
- ChrgM类作为核心模块，维护了对其他模块的指针，并在初始化时进行相关模块的初始化操作。
工作流程
- 初始化阶段
  - 在main函数中，创建了各个模块的实例，并将它们传递给ChrgM的构造函数进行初始化。
  - ChrgM调用EcuM的init方法进行初始化，完成模块的基本设置。
- 运行阶段
  - 数据链路状态指示处理：通过handleDataLinkIndication方法处理来自EthSM的数据链路状态指示，根据链路状态决定是否进行IP地址分配操作。
  - 支付服务选择处理：handlePaymentServiceSelectionIndication方法处理支付服务选择的响应，根据响应码决定是否开始充电过程。
  - 会话设置处理：handleSessionSetupIndication方法处理会话设置的响应，根据响应码决定是否建立V2G会话。
  - V2G消息处理：processV2GMessage方法模拟处理V2G消息，根据消息类型执行相应的充电控制操作，如开始供电、发送充电状态响应等。
  - 会话停止处理：handleSessionStopIndication方法处理会话停止的响应，根据响应码决定是否停止充电过程。
    通过这个简单的示例，可以大致了解ChrgM模块的工作原理，包括与其他模块的交互、数据处理和状态管理等方面。在实际应用中，ChrgM模块的功能会更加复杂，需要根据具体的需求进行更多的配置和实现。

原文地址：https://blog.csdn.net/gzjimzhou/article/details/143722123

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