4. 通信协议总览
直流快充不是“插上就充”的单机行为，而是车辆、充电桩、后台运营平台、支付系统与电网之间持续协商的过程。通信协议决定了“谁和谁说话、说什么、按什么顺序说、出错怎么办”。在直流快充系统中，CAN、PLC、RS485 与以太网并不是互相替代的关系，而是分别承担车内控制、车桩高速交互、桩内设备管理与广域联网四类职责，形成清晰的分层通信体系。
一、四类通信介质的分工与定位
理解协议总览，最有效的方式是先看“物理层在哪里、承载什么业务”。
- CAN：控制器局域网，典型速率 125 kbit/s～1 Mbit/s，抗干扰强、实时性好，主要用于车辆内部 BMS、VCU、充电机控制器之间的状态与指令交互，也是早期国标直流充电“车桩握手”的基础通道。
- PLC：电力线载波通信，把高频信号调制到充电枪的 CP/PP 或直流母线上，典型标准为 HomePlug Green PHY，配合 ISO 15118 实现即插即充、身份认证、大功率协商与 V2G 双向通信。
- RS485：差分串行总线，成本低、布线简单，常用于充电桩内部功率模块、电表、读卡器、显示屏、门禁与环境监控等子设备之间的轮询式通信，多运行 Modbus RTU 协议。
- 以太网：包括 100BASE-TX 与车载 100BASE-T1，带宽高、支持 IP 网络，用于充电桩与运营平台之间的 OCPP 通信、远程升级、日志上传、视频与诊断数据回传。
二、分层结构：从物理层到应用层
把四类介质放进 OSI 简化模型，可以清楚看到它们覆盖的层级不同。CAN 与 RS485 主要提供物理层与数据链路层，应用层由厂商或行业标准定义；PLC 在物理层之上叠加了 HomePlug 与 TCP/IP 栈；以太网则天然承载完整的 TCP/IP 与应用协议。车桩之间的 ISO 15118 正是建立在 PLC 提供的 IP 通道之上，而 OCPP 则运行在以太网或 4G/5G 的 TCP/TLS 之上。
三、国际主流协议族与典型组合
不同地区形成了各自的协议族。中国国标体系以 GB/T 27930（CAN 车桩通信）与 GB/T 18487 系列为核心，新国标正逐步引入 PLC 与 ISO 15118 以支持即插即充。欧洲以 ISO 15118 + PLC 为主，配合 OCPP 实现后台互联；北美在 CCS1 框架下同样采用 PLC 与 ISO 15118，并兼容 SAE J1772 交流部分。日本 CHAdeMO 早期使用 CAN，后续版本也向 PLC 与以太网演进。特斯拉早期使用私有 CAN，现已向 CCS 与 OCPP 靠拢。
| 协议族 | 主要介质 | 典型应用层 | 典型场景 |
|---|---|---|---|
| GB/T 27930 | CAN | 国标充电报文 | 国内直流快充车桩握手 |
| ISO 15118 / DIN 70121 | PLC | 即插即充、V2G | 欧洲、北美 CCS 快充 |
| OCPP 1.6 / 2.0.1 | 以太网 / 4G | 桩与平台 JSON 通信 | 运营平台远程管理 |
| Modbus RTU | RS485 | 寄存器读写 | 桩内电表、模块、读卡器 |
| SAE J1939 | CAN | 车辆网络管理 | 商用车与充电机内部 |
四、典型场景：一次直流快充的通信时序
以一辆支持即插即充的电动车为例，插枪后大致经历以下阶段：
- 物理连接确认：CP/PP 电压检测，确认枪已插好、线缆容量正确。
- PLC 链路建立：充电桩与车辆通过 HomePlug GP 建立 IP 通道，运行 ISO 15118 完成 TLS 握手与证书认证。
- 参数协商：车辆发送充电需求（电压、电流、目标电量），桩回复可用功率与充电计划。
- CAN 实时控制：在部分车型中，BMS 与充电机通过 CAN 周期发送电压、电流、温度与故障码，实现毫秒级闭环。
- 桩内 RS485 采集：电表、功率模块、温度传感器通过 Modbus 轮询上报数据。
- 以太网回传：桩通过 OCPP 将充电状态、电量、告警上传运营平台，并接收远程启停与费率更新。
关键点：PLC 负责“车桩之间的高速语义协商”，CAN 负责“车内实时控制”，RS485 负责“桩内设备管理”，以太网负责“桩与云端的广域互联”。四者协同，才构成完整的直流快充通信链路。
五、常见误区与排障复盘
误区一：认为“有了 PLC 就不需要 CAN”。实际上 PLC 解决的是车桩之间的 IP 通信，车内 BMS 与充电机之间的实时控制仍大量依赖 CAN，二者是互补关系。
误区二：把 RS485 当作车桩通信主通道。RS485 通常只在桩内使用，不直接连接车辆，若误接可能导致电平冲突与通信失败。
误区三：忽略终端电阻与屏蔽接地。CAN 与 RS485 都要求 120Ω 终端电阻，屏蔽层单点接地，否则在快充大电流环境下极易出现误码。
排障时可遵循“先物理、再链路、后应用”的顺序。例如充电桩无法启动充电，先测量 CP/PP 电压是否正常，再检查 PLC 是否成功建立 IP 通道，随后查看 ISO 15118 证书是否过期，最后核对 OCPP 后台是否在线。若桩内电表数据缺失，则优先检查 RS485 接线、终端电阻与 Modbus 从站地址。
# 典型排查命令示例（桩端 Linux 环境）
ip link show plc0 # 查看 PLC 网卡状态
ping -I plc0 169.254.10.2 # 测试车桩 IP 连通性
openssl s_client -connect 169.254.10.2:15118 # 检查 TLS 证书
cat /var/log/ocpp/chargepoint.log | tail -50 # 查看 OCPP 交互日志
modbus_client -m rtu -a 1 -r 0x0000 -c 4 /dev/ttyS2 # 读取电表寄存器
掌握四类介质的分工与分层关系，是理解后续充电握手、功率协商、故障诊断与平台互联的基础。只有把“谁在什么层、用什么协议、传什么数据”对应清楚，才能在真实项目中快速定位通信问题，并正确选择协议组合。