電動(dòng)汽車非車載充電機(jī)互操作性測(cè)試研究

萬(wàn)偉江，周 俊，蔡 劍，丁霄寅，蔣林洳

（1.國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司衢州供電公司，浙江 衢州 324000；2.中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司，北京 100192）

0 引言

能源作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)石油等傳統(tǒng)能源的需求不斷提高，造成了很大的環(huán)保壓力。減少汽車尾氣排放是降低大氣污染的重要途徑之一，電動(dòng)汽車作為以純電力驅(qū)動(dòng)的汽車，擁有巨大的環(huán)保優(yōu)勢(shì)。受電動(dòng)汽車的續(xù)航里程、充電等問(wèn)題影響，用戶對(duì)購(gòu)買電動(dòng)汽車持有觀望態(tài)度。為此我國(guó)政府出臺(tái)了一系列的鼓勵(lì)政策，推動(dòng)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

截至2019 年底，我國(guó)新能源汽車?yán)塾?jì)保有約420 萬(wàn)輛，充電設(shè)施總量達(dá)到121.9 萬(wàn)個(gè)，充電設(shè)施的普及率有了很大的提高。為了進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)電動(dòng)汽車標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展，2015 年國(guó)家頒布了5 項(xiàng)新國(guó)標(biāo)，細(xì)化了兼容性規(guī)定[1]。然而，實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中車、樁不兼容的事例仍時(shí)有發(fā)生。為了提高車、樁兼容性，2017 年國(guó)家又頒布了三項(xiàng)國(guó)家測(cè)試規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)[2-4]，分別對(duì)電動(dòng)汽車互操作測(cè)試中的供電設(shè)備部分、車輛部分和通信測(cè)試部分做出了相應(yīng)的規(guī)定。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，對(duì)促進(jìn)電動(dòng)汽車充電設(shè)施的發(fā)展、電動(dòng)汽車的普及起到了一定的推動(dòng)作用[5]。

根據(jù)國(guó)家出臺(tái)的相關(guān)一致性檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，有學(xué)者針對(duì)一致性檢測(cè)的方法、檢測(cè)平臺(tái)開(kāi)展了相關(guān)研究。文獻(xiàn)[6]從一致性和互操作概念入手，分析了電動(dòng)汽車充電設(shè)施一致性測(cè)試的必要性，并提出了測(cè)試框架。文獻(xiàn)[7]設(shè)計(jì)了一種直流充電樁互操作性測(cè)試系統(tǒng)，可以開(kāi)展充電過(guò)程控制，異常充電等測(cè)試。針對(duì)直流充電設(shè)施，文獻(xiàn)[8]中設(shè)計(jì)的直流充電設(shè)施檢測(cè)平臺(tái)功能更加的齊全。文獻(xiàn)[9]和[10]分別研究了交流充電設(shè)施的互操作性測(cè)試方法和針對(duì)交流充電設(shè)施互操作性開(kāi)發(fā)了一套交流互操作測(cè)試平臺(tái)。針對(duì)已經(jīng)投入使用的充電設(shè)施，為了方便對(duì)其開(kāi)展互操作測(cè)試，文獻(xiàn)[11]中介紹了一種電動(dòng)汽車充電設(shè)施移動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)。由于交直流充電樁充電結(jié)構(gòu)不同，在互操作檢測(cè)方面往往分開(kāi)檢測(cè)，這就需要不同的檢測(cè)平臺(tái)，為了提高交直流充電樁檢測(cè)的效率，文獻(xiàn)[12]中提出了一種對(duì)交直流充電設(shè)施一致性檢測(cè)的裝置，該裝置可促成電動(dòng)汽車交直流充電接口的統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車交直流充電接口的綜合檢測(cè)。國(guó)外的一些研究機(jī)構(gòu)同樣對(duì)充電設(shè)施的互操作性開(kāi)展了相關(guān)研究。文獻(xiàn)[13]中提出了一種具有三層結(jié)構(gòu)的充電設(shè)施互操作性測(cè)試參考體系結(jié)構(gòu)。文獻(xiàn)[14]中闡述了歐洲OCPP（開(kāi)放充電協(xié)議）的結(jié)構(gòu)、發(fā)展以及應(yīng)用。然而，按照國(guó)家測(cè)試規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于非車載直流充電機(jī)完整充電過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)性研究的文獻(xiàn)鮮見(jiàn)于報(bào)道。

本文分析了一個(gè)直流充電的控制導(dǎo)引過(guò)程，在此基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了一套互操作測(cè)試平臺(tái)，并對(duì)一個(gè)完整直流充電過(guò)程中所涉及的互操作性項(xiàng)目進(jìn)行了測(cè)試，闡述了測(cè)試方法、測(cè)試流程，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，得出目前直流充電設(shè)備中存在的主要問(wèn)題。

1 直流充電控制導(dǎo)引過(guò)程

直流充電過(guò)程中，直流充電機(jī)（非車載充電機(jī)）通過(guò)充電接口，與電動(dòng)汽車相互連接。目前常用的直流充電機(jī)的輸出由9 根線組成，如圖1 所示。其中DC+，DC-為直流電源正、負(fù)極；設(shè)備地線和車輛地線PE；充電通信線路S+，S-；充電連接確認(rèn)線路CC1，CC2；低壓輔助電源線路A+，A-。

圖1 直流充電插座接口和插座端子布置

圖2 直流充電控制導(dǎo)引電路原理

本文將直流充電機(jī)、充電接口和電動(dòng)汽車組成的充電系統(tǒng)，簡(jiǎn)化成一個(gè)由三部分構(gòu)成的直流充電控制導(dǎo)引電路，電路原理如圖2 所示。R1—R5 均為1 000 Ω 的額定電阻，R2，R3 在充電槍上，R4 在車輛插座上，S 為常閉開(kāi)關(guān)，與直流充電槍頭上的按鍵（即機(jī)械鎖）相關(guān)聯(lián)。當(dāng)按下充電槍頭上的按鍵，S 即打開(kāi)，U1，U2 是一個(gè)12 V上拉電壓，K1，K2 為直流供電回路接觸器，K3，K4 為低壓輔助供電回路接觸器，低壓輔助電源電壓為12 V，K5 和K6 為充電回路接觸器。

直流充電過(guò)程檢測(cè)開(kāi)始后，首先通過(guò)檢測(cè)點(diǎn)1 和2 的電壓判斷連接狀態(tài)；隨后非車載充電機(jī)進(jìn)行絕緣自檢；自檢完成后，閉合相應(yīng)的開(kāi)關(guān)使一次直流回路導(dǎo)通；在充電階段，非車載充電機(jī)實(shí)時(shí)調(diào)整輸出電壓和電流；當(dāng)達(dá)到停止充電條件時(shí)，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，發(fā)送充電中止報(bào)文。至此，一次完整的直流充電過(guò)程結(jié)束。如圖3 所示，一個(gè)完整的直流充電過(guò)程可分為6 個(gè)階段，需要開(kāi)展5項(xiàng)互操作性測(cè)試。

2 檢測(cè)項(xiàng)目及檢測(cè)裝置

根據(jù)相關(guān)的國(guó)家規(guī)范，并結(jié)合直流充電的過(guò)程，本文對(duì)一個(gè)直流充電過(guò)程開(kāi)展了5 項(xiàng)互操作測(cè)試。其中包括：連接確認(rèn)測(cè)試、自檢階段測(cè)試、充電準(zhǔn)備就緒測(cè)試、充電階段測(cè)試和正常充電結(jié)束測(cè)試。測(cè)試平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)互操作測(cè)試的重要依靠，測(cè)試平臺(tái)的性能直接影響互操作測(cè)試的效率以及結(jié)果。本文根據(jù)文獻(xiàn)[8]中設(shè)計(jì)的充電設(shè)施檢測(cè)平臺(tái)，設(shè)計(jì)了一套非車載直流充電機(jī)檢測(cè)平臺(tái)。

圖3 直流充電過(guò)程

該平臺(tái)的設(shè)計(jì)原理如圖4 所示，主要由可編程交流電源、可編程直流負(fù)載、電池模擬裝置、數(shù)據(jù)采集卡、高精度功率計(jì)、示波器、控制箱及車輛接口模擬裝置、CAN 接口、串口服務(wù)器及工控機(jī)等設(shè)備組成，平臺(tái)實(shí)物如圖5 所示。該平臺(tái)最高工作電壓為1 000 V，其中：可編程直流負(fù)載為純阻性負(fù)載；控制箱以及車輛模擬裝置配合電池模擬裝置，完成電動(dòng)汽車的各項(xiàng)充電特性模擬；高精度功率計(jì)用于測(cè)量被測(cè)充電機(jī)的輸入、輸出功率，電壓，電流；工控機(jī)用于運(yùn)行測(cè)試軟件，完成自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)波形采集等工作。

圖4 非車載充電機(jī)自動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)設(shè)計(jì)原理

圖5 非車載充電機(jī)自動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)

非車載直流充電檢測(cè)系統(tǒng)如圖6 所示。非車載直流充電檢測(cè)系統(tǒng)主要包括交流電源、待測(cè)充電機(jī)、車輛模擬控制盒、主控機(jī)、電池模擬裝置、負(fù)載和測(cè)試儀器組成。其中車輛控制模擬控制盒中的測(cè)試電阻R4，R5 應(yīng)滿足表1 要求，且電阻精度不低于±0.2%；S+，S-為CAN 通信線，通信協(xié)議應(yīng)符合GB/T 27930—2015 的規(guī)定；上拉電壓U2 電壓為12 V±0.6 V。

3 檢測(cè)流程和檢測(cè)結(jié)果

3.1 連接確認(rèn)測(cè)試

連接確認(rèn)測(cè)試是第一項(xiàng)基礎(chǔ)測(cè)試，用于確保物理連接的正確，也是保證后續(xù)測(cè)試順利進(jìn)行的必要測(cè)試。主要通過(guò)測(cè)量導(dǎo)引控制電路中檢測(cè)點(diǎn)1 和2 的電壓值，判斷充電槍與電動(dòng)汽車的連接狀態(tài)[2]。

表1 車輛控制模擬電路測(cè)試電阻

由圖6 可知，在狀態(tài)0 充電槍未連接電動(dòng)汽車時(shí)，電阻R1，R2 分壓，檢測(cè)點(diǎn)1 的電壓應(yīng)為6 V；在狀態(tài)1，按下開(kāi)關(guān)S，準(zhǔn)備將充電槍插入電動(dòng)汽車，此時(shí)檢測(cè)點(diǎn)1 的電壓應(yīng)為U1 的電壓（12 V）；在狀態(tài)2，充電槍已插入充電接口但開(kāi)關(guān)S尚未合上，由于電阻R1，R4 分壓，此時(shí)檢測(cè)點(diǎn)1電壓變?yōu)? V；在狀態(tài)3，開(kāi)關(guān)S 合上后，R2，R4并聯(lián)后再與R1 串聯(lián)，檢測(cè)點(diǎn)1 的電壓變?yōu)? V。檢測(cè)點(diǎn)2 的電壓變化較為簡(jiǎn)單，狀態(tài)0/1 時(shí)為12 V，在狀態(tài)2 時(shí)由于電阻R3，R5 分壓，變?yōu)? V。

圖6 非車載充電機(jī)直流充電檢測(cè)系統(tǒng)

表2 展示了某直流充電機(jī)的連接確認(rèn)測(cè)試結(jié)果。從表2 中可看出，在充電機(jī)連接過(guò)程中（狀態(tài)1—4）檢測(cè)點(diǎn)1、檢測(cè)點(diǎn)2 測(cè)量的電壓值均符合要求，說(shuō)明電動(dòng)汽車接口可以完全連接；狀態(tài)4 下，檢測(cè)點(diǎn)2 電壓在誤差允許范圍內(nèi)，說(shuō)明車輛插頭內(nèi)等效電阻R3 正常。連接確認(rèn)是充電樁互操作性的基礎(chǔ)，車、樁連接確認(rèn)成功才能開(kāi)始下一步的充電步驟，多個(gè)品牌樣本測(cè)試表明，該項(xiàng)目的合格率在90%以上。

表2 連接確認(rèn)測(cè)試結(jié)果

3.2 自檢階段測(cè)試

自檢測(cè)試是直流充電機(jī)檢測(cè)的第二項(xiàng)，同時(shí)是為了保證充電安全、可靠的必備檢測(cè)。主要目的是檢查充電機(jī)自檢階段是否正常，即檢測(cè)DC線路的絕緣性能，保證后續(xù)充電過(guò)程的安全性[2]。

絕緣檢測(cè)開(kāi)始前，檢測(cè)裝置應(yīng)分別模擬正常（充電機(jī)直流輸出接觸器K1，K2 外側(cè)電壓小于10 V）、異常的電池端電壓（充電樁直流輸出接觸器K1，K2 外側(cè)電壓大于10 V）。如果電池端電壓異常，不應(yīng)進(jìn)行絕緣自檢，應(yīng)結(jié)束充電并上報(bào)故障。電池電壓檢測(cè)正常后，隨后再分別檢測(cè)通信報(bào)文在不同區(qū)間時(shí)充電機(jī)是否能正常絕緣自檢。

車輛完全連接至直流充電機(jī)后，車輛接口電子鎖鎖止，在連接確認(rèn)測(cè)試通過(guò)后，開(kāi)始自檢階段測(cè)試。測(cè)試時(shí)，控制接觸器K3 和K4 閉合，使低壓輔助供電回路導(dǎo)通（有些車型不需要提供低壓輔助電源）；充電機(jī)閉合K1 和K2，進(jìn)行絕緣自檢。絕緣自檢完成后，從一次輸出回路中分離開(kāi)IMD（絕緣檢測(cè)）單元，啟動(dòng)泄放回路。非車載充電機(jī)完成自檢后再斷開(kāi)K1 和K2。絕緣自檢電壓應(yīng)為報(bào)文最高允許電壓Umax、充電機(jī)輸出電壓上限值之間的小者。充電機(jī)進(jìn)行絕緣檢測(cè)后，應(yīng)在K1，K2 斷開(kāi)后1 s 內(nèi)將輸出電壓降到60 V 以下。同時(shí)，檢查通信狀態(tài)和車輛插頭是否鎖止。

圖7 展示了某直流充電機(jī)的自檢測(cè)試波形（需要充電機(jī)提供低壓輔助電源），其中Ch3 為輔助電源的輸出電壓，Ch4 為充電機(jī)輸出電壓，充電機(jī)輸出電壓范圍內(nèi)用Umin～Umax表示，此檢測(cè)平臺(tái)中利用示波器觀測(cè)低壓輔助電路接觸器K3，K4 和充電機(jī)直流供電回路接觸器K1，K2 之間的電壓變化確定其連接狀態(tài)以及自檢狀態(tài)。

圖7 絕緣監(jiān)測(cè)波形

當(dāng)報(bào)文最高允許電壓Ua為340 V 時(shí)，在充電機(jī)輸出范圍內(nèi)，即Umin≤Ua≤Umax時(shí)，圖7（a）中檢測(cè)到了充電機(jī)的340 V 輸出電壓，表明絕緣自檢正常；當(dāng)Ua≥Umax時(shí)，絕緣自檢電壓應(yīng)為Umax（500 V），圖7（b）中充電機(jī)依然以較小的電壓Ua進(jìn)行絕緣自檢，不符合規(guī)范要求，存在安全隱患；當(dāng)Ua≤Umin，報(bào)文最高允許電壓低于充電機(jī)最小的輸出電壓，此時(shí)不允許充電，不應(yīng)進(jìn)行絕緣自檢，但圖7（c）中依然檢測(cè)出了充電機(jī)存在電壓輸出，表明充電機(jī)進(jìn)行了錯(cuò)誤的絕緣自檢。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明該充電機(jī)在絕緣自檢中存在漏洞，只有通信握手報(bào)文中的最高允許充電電壓在充電機(jī)輸出范圍內(nèi)才能進(jìn)行正確的絕緣自檢，在其他情況下存在錯(cuò)誤自檢情況，無(wú)法保證后續(xù)充電中直流線路的絕緣安全性。

3.3 充電準(zhǔn)備就緒

充電準(zhǔn)備就緒測(cè)試，目標(biāo)是檢查非車載充電機(jī)的充電準(zhǔn)備就緒狀態(tài)是否正常[2]，在握手階段完成之后，進(jìn)入?yún)?shù)配置階段。在此階段，充電機(jī)向BMS（電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)）發(fā)送充電機(jī)最大輸出能力等報(bào)文，BMS 根據(jù)充電機(jī)最大輸出能力判斷是否能夠進(jìn)行充電，隨后雙方發(fā)送相應(yīng)的準(zhǔn)備報(bào)文，等待對(duì)方響應(yīng)或者進(jìn)入充電等待。

在充電參數(shù)配置階段，車輛控制K5，K6 閉合，使充電回路導(dǎo)通，檢測(cè)裝置應(yīng)分別模擬電池電壓的正常、異常狀態(tài)，并檢查開(kāi)關(guān)K1 和K2 的狀態(tài)、充電狀態(tài)、通信狀態(tài)、車輛鎖止?fàn)顟B(tài)。

根據(jù)相關(guān)國(guó)家規(guī)范，只有檢測(cè)到車輛端電池電壓正常時(shí)直流充電機(jī)才允許充電，即車輛端電池電壓和BCP（基本呼叫處理）報(bào)文電壓誤差范圍不大于±5%，且車輛電池電壓低于充電機(jī)最高輸出電壓、大于最低輸出電壓；此階段通信狀態(tài)、通信協(xié)議必須正常，車輛接口處于鎖止?fàn)顟B(tài)。表3 為某直流充電機(jī)充電準(zhǔn)備就緒檢測(cè)結(jié)果，從表3 中可以看出當(dāng)車輛端電池電壓正常時(shí)，檢測(cè)結(jié)果滿足要求；然而當(dāng)車輛端電池電壓異常時(shí)，BCP 報(bào)文電壓和電池實(shí)際電壓誤差超過(guò)規(guī)定的5%，該充電機(jī)依然可以正常充電，說(shuō)明該充電機(jī)在本項(xiàng)目測(cè)試不合格。

3.4 充電階段測(cè)試

在充電階段，車輛向直流充電機(jī)實(shí)時(shí)發(fā)送充電需求參數(shù)，充電機(jī)根據(jù)該參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)整充電電壓和電流，并相互發(fā)送各自的狀態(tài)信息充電機(jī)輸出電壓電流、車輛電池電壓電流、電池的SOC（荷電狀態(tài)）等。

充電階段測(cè)試主要測(cè)試輸出電壓控制誤差、輸出電流控制誤差和輸出電流調(diào)整時(shí)間等幾個(gè)參數(shù)。通過(guò)這幾個(gè)參數(shù)來(lái)檢測(cè)，充電機(jī)是否能根據(jù)電池需求參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)整充電電壓和充電電流[2]。

表3 充電準(zhǔn)備就緒測(cè)試結(jié)果

3.4.1 輸出電壓控制誤差

輸出電壓控制誤差測(cè)試中，將直流充電機(jī)設(shè)置在恒壓狀態(tài)下運(yùn)行，設(shè)置充電電壓需求值U0在充電機(jī)輸出電壓上限值、中間值、下限值，穩(wěn)定輸出后計(jì)算實(shí)際輸出電壓UM與U0的誤差，即為輸出電壓的控制誤差[2]。

按照相關(guān)國(guó)家規(guī)范，當(dāng)輸入電壓在額定值允許范圍內(nèi)變化時(shí)，直流輸出電流在輸出上下限范圍內(nèi)變化時(shí)，充電機(jī)的輸出電壓穩(wěn)壓精度不應(yīng)超過(guò)±0.5%[15]。表4 為某直流充電機(jī)的輸出電壓控制誤差測(cè)試結(jié)果，從表中可以看出，當(dāng)輸出電壓值在直流充電機(jī)輸出下限時(shí)，輸出誤差達(dá)到了0.696 3%，其余輸出范圍內(nèi)電壓控制精度均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。電動(dòng)汽車充電過(guò)程中，電池電壓必須在直流充電機(jī)的輸出電壓范圍內(nèi)，因此充電機(jī)基本不會(huì)按照輸出電壓的下限運(yùn)行，故而此類缺陷對(duì)充電機(jī)和電動(dòng)汽車的影響較小。

表4 輸出電壓控制誤差測(cè)試結(jié)果

3.4.2 輸出電流控制誤差

輸出電流控制誤差測(cè)試中，直流充電機(jī)運(yùn)行在恒流狀態(tài)下，設(shè)置車輛充電電流需求值I0在被測(cè)充電機(jī)輸出電流上下限范圍內(nèi)，穩(wěn)定后測(cè)量實(shí)際值IM和需求值I0的誤差。

按照相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)充電機(jī)輸入電壓在額定值允許范圍內(nèi)變化時(shí)，輸入電流在額定值的20%到最大輸出電流范圍任一數(shù)值上時(shí)，充電機(jī)輸出電流精度不應(yīng)大于±1%[2]。表5 為某直流充電機(jī)的輸出電流控制誤差結(jié)果，從表5 中可以看出當(dāng)輸出電流達(dá)到輸出上限時(shí)，實(shí)際輸出誤差高于規(guī)定要求的±1%。

表5 輸出電流控制誤差測(cè)試結(jié)果

3.4.3 輸出電流調(diào)整時(shí)間

在恒流狀態(tài)下將充電電流控制在被測(cè)充電機(jī)輸出范圍內(nèi)，測(cè)量電流由指定值下降到需求值所需要的時(shí)間。按照規(guī)定的電流下降速率要求，當(dāng)ΔI≤20 A 時(shí)，電流下降時(shí)間不大于1 s；當(dāng)ΔI>20 A 時(shí)，下降時(shí)間不大于ΔI/20 s[2]。

圖8 為某直流充電機(jī)輸出電流下降速率波形，其中下降的起始時(shí)間為從收到觸發(fā)信號(hào)開(kāi)始計(jì)時(shí)，其中，Ch3 為DSP 觸發(fā)信號(hào)，Ch1 為輸出電流（Ch1 中1 V 對(duì)應(yīng)1 A），Ch4 為輸出電壓。可以看出電流從20 A 下降到4.4 A，時(shí)間間隔為562.4 ms，小于1 s，符合要求。

圖8 輸出電流下降速率

表6 為某直流充電機(jī)的輸出電流調(diào)整時(shí)間測(cè)試結(jié)果，測(cè)試了不同輸出電壓下，輸出電流從35 A，20 A 下降到5 A 所需要的控制時(shí)間。電流控制時(shí)間均滿足控制規(guī)定。不管是前期恒壓充電過(guò)程，還是后求的恒流充電時(shí)期，都需要對(duì)電流實(shí)現(xiàn)較為準(zhǔn)確的控制要求，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明該類型直流充電機(jī)在電流調(diào)整控制上表現(xiàn)還不錯(cuò)。

表6 輸出電流調(diào)整時(shí)間測(cè)試結(jié)果

綜合以上三個(gè)方面的測(cè)試，說(shuō)明該直流充電機(jī)在輸出電壓下限值和電流上限值時(shí)，控制的精確度仍有提高的空間。

3.5 正常充電結(jié)束測(cè)試

當(dāng)電池充滿電后，正確且及時(shí)的中斷充電對(duì)提高電池的使用壽命有重要意義，目前中斷充電的指令主要分為主動(dòng)終止指令和被動(dòng)終止指令。正常充電結(jié)束測(cè)試包括：主動(dòng)終止充電和被動(dòng)終止充電指令下，輸出電流停止速率和電壓泄放時(shí)間兩項(xiàng)測(cè)試。通過(guò)這些測(cè)試可以檢查充電機(jī)在滿足充電結(jié)束條件或受到充電終止報(bào)文時(shí)的充電結(jié)束是否正常[2]。

按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，充電機(jī)在收到主動(dòng)中止充電指令或收到BMS 中止充電報(bào)文（被動(dòng)中止）后，發(fā)送中止充電報(bào)文并停止充電，以不小于100 A/s 的速率減小充電電流，當(dāng)充電電流小于等于5 A 時(shí)，斷開(kāi)接觸器K1 和K2，并再次投入泄放回路，然后再斷開(kāi)K3，K4[2]。

表7 為某直流充電機(jī)在兩種充電結(jié)束方式下電流停止速率測(cè)試結(jié)果，主動(dòng)停止充電下的電流停止速率均大于100 A/s，但被動(dòng)中止充電下的電流停止速率普遍偏低，不滿足要求。在對(duì)多個(gè)品牌的多種樣機(jī)測(cè)試中，都出現(xiàn)了被動(dòng)停止充電下電流停止速率偏低的問(wèn)題。

圖9 為某充電機(jī)電壓泄放時(shí)間測(cè)試結(jié)果波形，圖9 中Ch4 為充電機(jī)輸出電壓值。從圖中可以看出充電接口電壓下降到60 V 所用的時(shí)間為30 ms，滿足泄放時(shí)間小于1 s 的要求。

表7 輸出電流停止速率測(cè)試結(jié)果

圖9 電壓泄放波形

在正常充電結(jié)束測(cè)試中，問(wèn)題主要存在被動(dòng)中止充電情況下，電流停止速率低問(wèn)題。造成該問(wèn)題的主要原因是充電機(jī)在報(bào)文通信與處理方面存在一定的延遲。被動(dòng)充電指令在正常充電過(guò)程中，起著及時(shí)中斷充電操作，防止電池過(guò)充的重要作用，盡管被測(cè)試的直流充電機(jī)在收到BMS發(fā)送的中止充電指令下均做出了響應(yīng)，但響應(yīng)速度并不高。通信功能是充電機(jī)的最重要功能的之一，是保證充電順利、安全進(jìn)行的重要信息傳輸媒介，報(bào)文通信以及報(bào)文處理延遲往往會(huì)造成其他充電問(wèn)題，因此此類問(wèn)題應(yīng)該重點(diǎn)解決。

4 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)直流充電機(jī)，通過(guò)分析直流導(dǎo)引控制電路，對(duì)直流充電全過(guò)程開(kāi)展了連接確認(rèn)測(cè)試、自檢階段測(cè)試、充電準(zhǔn)備就緒測(cè)試、充電階段測(cè)試和正常充電結(jié)束測(cè)試等互操作性測(cè)試。通過(guò)對(duì)直流充電機(jī)的檢測(cè)數(shù)據(jù)檢測(cè)分析，得出目前充電機(jī)主要存在以下互操作性方面問(wèn)題：絕緣自檢電壓設(shè)定值不正確，部分充電機(jī)缺少電池端電壓檢測(cè)功能；充電參數(shù)配置階段，車輛端電池電壓與BCP 報(bào)文電壓之間誤差超過(guò)規(guī)定范圍時(shí)，充電機(jī)依然能正常充電；被動(dòng)終止充電指令下的電流停止速率偏低。測(cè)試結(jié)果表明，目前充電機(jī)在互操作性上仍有很大的不足，應(yīng)改進(jìn)完善絕緣檢測(cè)方面存在的功能不足和絕緣自檢電壓錯(cuò)誤問(wèn)題，加強(qiáng)通信報(bào)文的準(zhǔn)確性和規(guī)范性，提高充電樁的信息處理速度和輸出電流控制能力。

本文主要對(duì)直流充電機(jī)完整充電過(guò)程中的互操作性問(wèn)題開(kāi)展了測(cè)試研究并得出相關(guān)結(jié)論。直流充電機(jī)作為能量交換的媒介，良好的電氣性能與計(jì)量措施不僅影響其工作狀態(tài)，還有助于提高其互操作性，提升充電機(jī)兼容性。為了提高充電機(jī)的互操作性，后續(xù)將對(duì)直流充電機(jī)的計(jì)量系統(tǒng)以及電氣性能開(kāi)展進(jìn)一步的研究測(cè)試，在提升車、樁兼容性的同時(shí)，構(gòu)建更加完善的直流充電機(jī)互操作測(cè)試體系。