電網側市電經電網模擬器調壓、調頻模擬電網擾動,為待測直流充電樁供電,電池模擬器模擬車載蓄電池吸收充電樁輸出的直流電能;在上述過程中工業計算機控制高精度功率分析儀采集直流充電樁輸入側、輸出側的電壓、電流、電壓峰峰值、有效值等參數,并根據標準規定的算法計算出直流充電樁的各項電氣性能,同時控制 CANscope 分析儀監控 CAN 數據線路,模擬充電汽車電池管理系統與充電樁進行協議通信,對通信協議進行一致性驗證。可以實現直流充電樁的穩壓精度測試、穩流精度測試、紋波系數、效率試驗、功率因數、電壓整定誤差試驗、電流整定誤差試驗、限流試驗、限壓試驗、諧波含量、通信協議一致性測試等十幾項電氣性能項目試驗。
系統工作流程:
右圖為直流充電接口基本方案示意圖,其中連接控制線路(CC1、CC2)、輔助供電線路(A+/A-)、CAN 通信線路(S+/S-)及直流充電線路(D+/D-)的信號狀態在整個充電過程中的變化時序 。
1.充電槍未插入電動汽車充電插座,開關 S 斷開時,系統處于處于初始狀態,此時控制線路 CC1 電壓為 12V。見右圖 第一階段。
2.充電槍未插入電動汽車充電插座,閉合開關 S 后,控制線路 CC1 電壓變為 6V,此時開關 K1、K2、K3、K4 處于斷開狀態。進入圖 第二階段。
3.當充電槍插入電動汽車充電插座后,控制線路 CC1 電壓為 4V,此時 CC2 線路導通,電壓為 6V,進入接口初始化階段。見圖 第三階段。
4.接口完全連接后,充電樁開始自檢,自檢通過后,閉合開關 K3 和 K4,開始為汽車提供輔助電源,并通過 CAN 通信線路向電動汽車發送充電樁識別報文。充電汽車獲得輔助電源后,確認檢測點 2 處電壓為 6V,然后開始接受充電樁識別報文,發送車輛控制報文,建立協議通信。見圖 第四階段。
5.充電樁與汽車 BMS 系統通信經過配置階段后,充電樁閉合充電開關 K1 和 K2,電動汽車閉合開關 K3 和 K4,正式進入充電狀態,如圖第五階段。
6.當達到充電結束條件或用戶手動終止結束后,充電樁停止充電,開關 K1 ~ K6 斷開,充電槍拔出,此時各控制線路恢復到初始階段。測試系統使用“連接確認測試”驗證上述階段 1)~3)的功能正常;使用“協議一致性測試”用于驗證階段 4)~6)階段協議通信的正確性;“充電參數測試”主要集中在第 5階段;“異常流程測試”用于驗證充電過程中,遇到異常情況而進行狀態變遷的正確
系統測試項目:
測試共分為 4 個部分:
連接確認測試:即功能表中第 9 項測試內容,針對充電樁和電動汽車充電線路連接
過程中的各項指標進行測試;
協議一致性測試:驗證充電樁與汽車 BMS 系統的協議通信是否符合標準規定;
充電參數測試:參照標準文檔,對充電樁工作過程(充電過程)中各項參數進行驗證;協議穩定性測試:測試 CAN 通信線路物理層信號的穩定性;
異常流程測試:模擬一些特殊的異常情況,驗證待測設備異常處理流程是否符合標準的要求。
1. 連接確認測試:“充電樁”及“電動汽車”都提供了自動識別線纜連接狀態的能力,在確定線纜連接成功后才能開始協議通信,進行后續的充電操作“連接確認測試”就是對充電樁(及電動汽車)識別線纜連接狀態的能力進行測試。在充電槍插入汽車充電插座過程中,檢測設備采集相關監測點的電壓值及各控制開關的狀態,驗證是否符合標準的規定,并確認待測設備能否正常進入下一階段。
2. 協議一致性測試充電樁檢測到與電動汽車連接成功后,便開始進行協議通信。用于識別設備類型、配置充電參數、監視充電狀態、控制充電進度等。協議一致性測試指對充電樁及汽車 BMS 系統的協議通信過程進行監視,獲取并解析通信報文,驗證“報文內容”與“通信流程”是否符合標準規定。測試項目及測試流程如圖所示。標準文檔中將設備充電過程分為“低壓輔助上電及充電握手”、“充電參數配置”、“充電”和“充電結束”四個階段。測試系統針對四個階段定制了對應的測試用例,驗證待測設備的通信過程是否符合標準的規定。
3. 充電參數測試當充電樁與電動汽車協議通信正常,進入充電階段后,充電樁正式輸出直流電壓給汽車電池組充電。標準中協議一致性測試規定了一些充電參數用于保證充電樁輸出電壓/電流及電能轉換的質量。系統支持的充電參數種類如下表:
4.協議穩定性測試 為了保證協議通信的穩定,測試系統對標準進行了擴展,增加對 CAN 通信線路的物理層進行測試(依照國網 Q/GDW 1591-2014 電動汽車非車載充電機檢驗技術規范),用于驗證通信協議網絡的穩定性。具體測試項目見下表所示。
電網側市電經電網模擬器調壓、調頻模擬電網擾動,為待測直流充電樁供電,電池模擬器模擬車載蓄電池吸收充電樁輸出的直流電能;在上述過程中工業計算機控制高精度功率分析儀采集直流充電樁輸入側、輸出側的電壓、電流、電壓峰峰值、有效值等參數,并根據標準規定的算法計算出直流充電樁的各項電氣性能,同時控制 CANscope 分析儀監控 CAN 數據線路,模擬充電汽車電池管理系統與充電樁進行協議通信,對通信協議進行一致性驗證。可以實現直流充電樁的穩壓精度測試、穩流精度測試、紋波系數、效率試驗、功率因數、電壓整定誤差試驗、電流整定誤差試驗、限流試驗、限壓試驗、諧波含量、通信協議一致性測試等十幾項電氣性能項目試驗。
系統工作流程:
右圖為直流充電接口基本方案示意圖,其中連接控制線路(CC1、CC2)、輔助供電線路(A+/A-)、CAN 通信線路(S+/S-)及直流充電線路(D+/D-)的信號狀態在整個充電過程中的變化時序 。
1.充電槍未插入電動汽車充電插座,開關 S 斷開時,系統處于處于初始狀態,此時控制線路 CC1 電壓為 12V。見右圖 第一階段。
2.充電槍未插入電動汽車充電插座,閉合開關 S 后,控制線路 CC1 電壓變為 6V,此時開關 K1、K2、K3、K4 處于斷開狀態。進入圖 第二階段。
3.當充電槍插入電動汽車充電插座后,控制線路 CC1 電壓為 4V,此時 CC2 線路導通,電壓為 6V,進入接口初始化階段。見圖 第三階段。
4.接口完全連接后,充電樁開始自檢,自檢通過后,閉合開關 K3 和 K4,開始為汽車提供輔助電源,并通過 CAN 通信線路向電動汽車發送充電樁識別報文。充電汽車獲得輔助電源后,確認檢測點 2 處電壓為 6V,然后開始接受充電樁識別報文,發送車輛控制報文,建立協議通信。見圖 第四階段。
5.充電樁與汽車 BMS 系統通信經過配置階段后,充電樁閉合充電開關 K1 和 K2,電動汽車閉合開關 K3 和 K4,正式進入充電狀態,如圖第五階段。
6.當達到充電結束條件或用戶手動終止結束后,充電樁停止充電,開關 K1 ~ K6 斷開,充電槍拔出,此時各控制線路恢復到初始階段。測試系統使用“連接確認測試”驗證上述階段 1)~3)的功能正常;使用“協議一致性測試”用于驗證階段 4)~6)階段協議通信的正確性;“充電參數測試”主要集中在第 5階段;“異常流程測試”用于驗證充電過程中,遇到異常情況而進行狀態變遷的正確
系統測試項目:
測試共分為 4 個部分:
連接確認測試:即功能表中第 9 項測試內容,針對充電樁和電動汽車充電線路連接
過程中的各項指標進行測試;
協議一致性測試:驗證充電樁與汽車 BMS 系統的協議通信是否符合標準規定;
充電參數測試:參照標準文檔,對充電樁工作過程(充電過程)中各項參數進行驗證;協議穩定性測試:測試 CAN 通信線路物理層信號的穩定性;
異常流程測試:模擬一些特殊的異常情況,驗證待測設備異常處理流程是否符合標準的要求。
1. 連接確認測試:“充電樁”及“電動汽車”都提供了自動識別線纜連接狀態的能力,在確定線纜連接成功后才能開始協議通信,進行后續的充電操作“連接確認測試”就是對充電樁(及電動汽車)識別線纜連接狀態的能力進行測試。在充電槍插入汽車充電插座過程中,檢測設備采集相關監測點的電壓值及各控制開關的狀態,驗證是否符合標準的規定,并確認待測設備能否正常進入下一階段。
2. 協議一致性測試充電樁檢測到與電動汽車連接成功后,便開始進行協議通信。用于識別設備類型、配置充電參數、監視充電狀態、控制充電進度等。協議一致性測試指對充電樁及汽車 BMS 系統的協議通信過程進行監視,獲取并解析通信報文,驗證“報文內容”與“通信流程”是否符合標準規定。測試項目及測試流程如圖所示。標準文檔中將設備充電過程分為“低壓輔助上電及充電握手”、“充電參數配置”、“充電”和“充電結束”四個階段。測試系統針對四個階段定制了對應的測試用例,驗證待測設備的通信過程是否符合標準的規定。
3. 充電參數測試當充電樁與電動汽車協議通信正常,進入充電階段后,充電樁正式輸出直流電壓給汽車電池組充電。標準中協議一致性測試規定了一些充電參數用于保證充電樁輸出電壓/電流及電能轉換的質量。系統支持的充電參數種類如下表:
4.協議穩定性測試 為了保證協議通信的穩定,測試系統對標準進行了擴展,增加對 CAN 通信線路的物理層進行測試(依照國網 Q/GDW 1591-2014 電動汽車非車載充電機檢驗技術規范),用于驗證通信協議網絡的穩定性。具體測試項目見下表所示。