电动汽车直流充电桩自动化测试平台的设计与应用研究

电动汽车直流充电桩自动化测试平台的设计与应用研究

刘晓飞

青岛特来电新能源科技有限公司 山东省青岛市266000

摘要：近年来，我国对电动汽车的需求不断增加，电动汽车充电桩的建设也越来越多。为了确保电动汽车充电桩的运行始终处于较为可靠和安全的状态，根据我国相关技术标准要求，通过专业人士多年努力，建立并研发了一个具有较高自动化特点和多通道特征的充电设施测试平台。该测试平台能够将传统测试模式对工作质量无法提供有效保障、使用人工方式测试效率较低、单线程测试通道的问题有效解决，确保发展速度较快的充电设施能够在具有较高可靠性和安全性的基础上，投放到市场中。本文首先分析了电气线路排查，其次探讨了电动汽车直流充电桩自动化测试平台的设计，最后就电动汽车直流充电桩自动化平台的应用进行研究，以供参考。

关键词：电动汽车；直流充电桩；自动化；测试平台；设计与应用

引言

纯电动汽车作为目前新能源汽车最典型的代表，绿色环保性能优势明显，从而得到大力推广。目前，电动汽车主要有两种充电方式，即交流充电和直流充电。交流充电不需要变换，直接给配有车载充电机的电动汽车提供动力来源，由车载充电机对电池模块进行充电，输出功率小，充电速度慢。直流充电是将单相或者三相交流电通过整流装置变换为直流电，再通过斩波电路输出电压可调的直流电给电动汽车电池充电，输出功率大，充电速度快。

1电气线路排查

对车辆的直流充电系统的控制导引电路进行排查，对照《GB/T18487.1—2015电动汽车传导充电系统》附录B.1控制导引电路，检查车辆直流充电系统相关接口及控制和通信电路的设计规范及图纸，均符合图纸和标准要求。查阅充电桩资料，以上3款直流充电桩均符合《GB/T34657.1—2017电动汽车传导充电互操作性测试规范第1部分：供电设备》要求，充电桩及车辆的充电接口中的R3、R4电阻均符合导引电路。进一步测试直流桩A+、A-接口的电源和通信数据报文输出。在充电接口完好连接状态下，3款直流充电桩均可检测到车辆连接并依据控制导引电路控制低压辅助电源导通进行供电，供电电压12V，并按照《GB/T27930—2015电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议》周期发送握手报文CHM（扩展帧，报文ID为0x1826F456）。

2电动汽车直流充电桩自动化测试平台的设计

2.1测试系统的硬件设计

硬件平台设计为试验台格局，在满足功能要求的基础上，采用模块化的设计思想，将产品或系统划分为若干个功能、结构独立的模板，通过选择组合不同的模块，实现完成测试不同的产品和系统。该系统主要是由测量仪表、主控平台、程控负载、接口适配器、插拔力采集装置、测试接口、程控交流源所组成，其中测试台按照国家标准标GB/T50303-2015、GB/T32146.2-2015中的相关技术要求进行布置，利用半岛式的边实验台和中央实验台对弱电与强电进行有效分离，不仅由操控台对具体措施指令进行集中控制，而且相关路线具有较高规范化，因此能够确保系统具有较高安全性。为了使最终测试效率得到不断提高，使其具备可以确保4条通道同时进行检测的功能。结合国家相关标准要求中对充电桩检测过程提出的要求，进行充电桩供电电源设计，通过对交流电源相关配置进行模拟调节，对输入的过欠电压以及输出的过压电压进行保护检测，并且具备急停以及软启动检验功能。

2.2硬件平台关键模块设计

（1）在对充电线路模拟器进行设计的过程中，要确保4通道并行测试项目目标得到有效实现，从而对各种输出、输入、功能、故障进行模拟。在对具体线路仿真器进行设计的过程中，需要确保直流充电泄漏模拟器能够对电动汽车测试中各电器状态进行有效模拟。（2）在对电动汽车BMS硬件平台模拟器进行设计的过程中，通常会选择直流充电桩控制引导装置BMS模拟器，BMS作为电池管理系统能够与充电桩共同作用，确保低压辅助上电阶段、充电握手阶段、配置充电参数阶段、充电阶段、充电结束阶段的充电机通信接口与报文进行有效链接。（3）在对电动汽车充电机和BMS通信过程进行设计的过程中，当电动汽车插座与充电桩插头之间处于完全连接状态并且检测到的电压为4V时，才可以导通低压辅助电路。

2.3电气线路排查

对车辆的直流充电系统的控制导引电路进行排查，对照《GB/T18487.1—2015电动汽车传导充电系统》附录B.1控制导引电路，检查车辆直流充电系统相关接口及控制和通信电路的设计规范及图纸，均符合图纸和标准要求。查阅充电桩资料，以上3款直流充电桩均符合《GB/T34657.1—2017电动汽车传导充电互操作性测试规范第1部分：供电设备》要求，充电桩及车辆的充电接口中的R3、R4电阻均符合导引电路。进一步测试直流桩A+、A-接口的电源和通信数据报文输出。在充电接口完好连接状态下，3款直流充电桩均可检测到车辆连接并依据控制导引电路控制低压辅助电源导通进行供电，供电电压12V，并按照《GB/T27930—2015电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议》周期发送握手报文CHM（扩展帧，报文ID为0x1826F456）。

3电动汽车直流充电桩自动化平台的应用

3.1安全测试功能和电气性能的应用

在对电动汽车直流充电桩自动化功能进行测试的过程中，所有项目的测试都是在充电阶段开展，在此过程中，将充电桩输出电压电流和输入电压等实际工作条件作为测试点。

3.2互操作性检验测试功能实现

在连接阶段测试时，绝缘自检检验、控制导引检验，记录相关通道的波形，并有游标表示测试充电过程。用户需要根据操作规范，在插入测试系统时，能够记录插拔力，做插拔力检验。

3.3互操作性检验测试功能的应用

在对互操作功能进行测试时，需要采取单独测试方式，对充电桩各个阶段进行测试，对充电桩在模拟故障情况下以及正常情况下是否能够达到国家相关标准要求进行测试。在测试连接阶段的过程中，要对检验控制引导和绝缘质检等相关过程具有的通道波形进行记录，将测试充电的过程使用游标呈现出来。用户应该结合具体操作规范，在将测试系统插入的过程中，能够对插拔力度行记录和检验。主板上任何一个继电器都可以根据工控器发出的指令执行操作，使电气的状态改变，从而对线路故障进行有效模拟。

结语

综上所述，将传统以手工为主的测试方式进行有效改良，不仅能够在同一时间从不同通道入手对相关内容进行测试，而且还能根据所有测试项目的需求实现自动配置，确保最终测试效率在自动测试能力不断提高的带动下得到大幅度提高，从根源解决传统由于人工大量反复操作而出现的机械性疏漏问题。在自动化程序控制过程中，相关系统具有的深度和广度是人力所无法企及的，传统单台充电桩实验周期在四通道并行测试的改良下，由原来一周到两周才能完成变为一天内能够有效完成，在我国测试平台建成后，目前拥有测试充电桩1000多台，能够完成上万项测试项目，为我国电动汽车充电设施的广泛普及和大规模建设奠定了坚实基础。

参考文献

[1]常小强，宋政湘，王建华.基于蒙特卡罗算法的电动汽车充电负荷预测及系统开发[J].高压电器，2020,56(8):1-5.

[2]张禄，李国昌，陈艳霞等.基于数据挖掘的电动汽车用户细分及价值评价方法[J].电力系统保护与控制，2018,46(22):124-130.

[3]赵书强，李志伟，党磊.基于城市交通网络信息的电动汽车充电站最优选址和定容[J].电力自动化设备，2016,36(10):8-15.