電動汽車直流充電樁自動化測試平臺的設計與應用研究

姬旭東，黃海寧，王慕將，汪大海，季奕馳

（1.國網(wǎng)溫州供電公司；2.浙江圖盛輸變電工程有限公司溫州科技分公司，浙江 溫州 325000）

在我國社會現(xiàn)代化發(fā)展水平不斷提高的帶動下，雖然電動汽車制造技術整體水平逐漸趨于成熟，但是，由于對應充電設施缺乏較高完善性，導致電動汽車目前在我國無法有效實現(xiàn)廣泛應用的目標。作為汽車儲能電池與電網(wǎng)之間的接口，電動汽車充電系統(tǒng)能夠為其正常行駛提供系統(tǒng)保障，因此，怎樣才能使電動汽車充電系統(tǒng)具有的安全性、可靠性、智能性得到進一步提高，是相關行業(yè)目前急需解決的問題。在對電動汽車各項充電設施功能進行測試時，需要經(jīng)歷多個環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)手工測試方式不僅需要開展大量重復性工作，而且在工作中極易出現(xiàn)疏漏和錯誤。加強對具有較高有效性、自動性檢測平臺的積極建立，不僅能夠使測試工作具有的準確性和效率得到提高，而且還能及時根據(jù)新國標的要求，對相關內容進行合理調整，這對全面促進電動汽車充電系統(tǒng)發(fā)展水平進一步提高起到了不可替代的作用。

1 電動汽車直流充電樁自動化測試平臺的設計

1.1 測試系統(tǒng)的硬件設計

在對測試系統(tǒng)硬件進行設計時，平臺設計主要以實驗臺格式為主，在確保相關功能得到有效滿足的基礎上，將模塊化設計思想結合其中，使相關系統(tǒng)或產(chǎn)品能夠被劃分成無數(shù)個結構獨立和功能獨立的模板，通過對不同模板進行組合，從而對不同系統(tǒng)或產(chǎn)品進行有效測試。該系統(tǒng)主要是由測量儀表、主控平臺、程控負載、接口適配器、插拔力采集裝置、測試接口、程控交流源所組成，其中測試臺按照國家標準標GB/T 50303-2015、GB/T 32146.2-2015中的相關技術要求進行布置，利用半島式的邊實驗臺和中央實驗臺對弱電與強電進行有效分離，不僅由操控臺對具體措施指令進行集中控制，而且相關路線具有較高規(guī)范化，因此能夠確保系統(tǒng)具有較高安全性。為了使最終測試效率得到不斷提高，使其具備可以確保4條通道同時進行檢測的功能。結合國家相關標準要求中對充電樁檢測過程提出的要求，進行充電樁供電電源設計，通過對交流電源相關配置進行模擬調節(jié)，對輸入的過欠電壓以及輸出的過壓電壓進行保護檢測，并且具備急停以及軟啟動檢驗功能。

1.2 硬件平臺關鍵模塊設計

（1）在對充電線路模擬器進行設計的過程中，要確保4通道并行測試項目目標得到有效實現(xiàn)，從而對各種輸出、輸入、功能、故障進行模擬。在對具體線路仿真器進行設計的過程中，需要確保直流充電泄漏模擬器能夠對電動汽車測試中各電器狀態(tài)進行有效模擬。

（2）在對電動汽車BMS硬件平臺模擬器進行設計的過程中（如圖1所示），通常會選擇直流充電樁控制引導裝置BMS模擬器，相關數(shù)據(jù)如圖2所示，BMS作為電池管理系統(tǒng)能夠與充電樁共同作用，確保低壓輔助上電階段、充電握手階段、配置充電參數(shù)階段、充電階段、充電結束階段的充電機通信接口與報文進行有效鏈接。

（3）在對電動汽車充電機和BMS通信過程進行設計的過程中，當電動汽車插座與充電樁插頭之間處于完全連接狀態(tài)并且檢測到的電壓為4V時，才可以導通低壓輔助電路。

圖1 電動汽車BMS硬件平臺模擬器

圖2 直流充電樁控制引導裝置BMS模擬器數(shù)據(jù)信息

1.3 測試系統(tǒng)的軟件設計

（1）在對應用層相關功能進行設計的過程中，主要對測試報告管理、數(shù)據(jù)處理及儲存管理、測試項目管理、系統(tǒng)參數(shù)配置管理等幾個模塊進行集中設計。通過對配置好的系統(tǒng)參數(shù)進行有效分類和儲存，可以在測試過程中通過檢索直接使用。不僅能夠在一定程度上提高測試效率，而且還能為后期追溯相關問題、增補測試報告提供便利，從而生成具有較高準確性的測試結果報告。

（2）在對接口層相關功能進行設計的過程中，確保其能夠為硬件平臺和軟件平臺各項交互活動提供服務，通過SCPI命令，業(yè)務層能夠基于接口層與硬件平臺之間展開交互活動，從而將結構層分為通信接口和能夠驅動軟件NI device drvier并且負責管理設備接口的驅動層兩個模塊。這樣只需對設備接口的參數(shù)和配置進行調整，就可以在硬件設備發(fā)生變化時，不會對測試結果造成影響，使其具有的易拓展性有效增強。

2 電動汽車直流充電樁自動化平臺的應用

2.1 安全測試功能和電氣性能的應用

在對電動汽車直流充電樁自動化功能進行測試的過程中，所有項目的測試都是在充電階段開展，在此過程中，將充電樁輸出電壓電流和輸入電壓等實際工作條件作為測試點。

2.2 通信規(guī)約測試功能的應用

如果在規(guī)定時間內，BMS和充電機沒有收到對方發(fā)出的報文或正確報文，則應該直接判定為超時，在沒有特殊規(guī)定下，超時時間以5s為標準。

2.3 互操作性檢驗測試功能的應用

在對互操作功能進行測試時，需要采取單獨測試方式，對充電樁各個階段進行測試，對充電樁在模擬故障情況下以及正常情況下是否能夠達到國家相關標準要求進行測試。在測試連接階段的過程中，要對檢驗控制引導和絕緣質檢等相關過程具有的通道波形進行記錄，將測試充電的過程使用游標呈現(xiàn)出來。用戶應該結合具體操作規(guī)范，在將測試系統(tǒng)插入的過程中，能夠對插拔力度行記錄和檢驗。主板上任何一個繼電器都可以根據(jù)工控器發(fā)出的指令執(zhí)行操作，使電氣的狀態(tài)改變，從而對線路故障進行有效模擬。

3 結語

加大對測試平臺的建立健全，能夠使自動化測試的目標得到有效實現(xiàn)，從而使測試工作的效率和質量得到最大程度提升，將傳統(tǒng)以手工為主的測試方式進行有效改良。不僅能夠在同一時間從不同通道入手對相關內容進行測試，而且還能根據(jù)所有測試項目的需求實現(xiàn)自動配置，確保最終測試效率在自動測試能力不斷提高的帶動下得到大幅度提高，從根源解決傳統(tǒng)由于人工大量反復操作而出現(xiàn)的機械性疏漏問題。在自動化程序控制過程中，相關系統(tǒng)具有的深度和廣度是人力所無法企及的，傳統(tǒng)單臺充電樁實驗周期在四通道并行測試的改良下，由原來一周到兩周才能完成變?yōu)橐惶靸饶軌蛴行瓿?，在我國測試平臺建成后，目前擁有測試充電樁1000多臺，能夠完成上萬項測試項目，為我國電動汽車充電設施的廣泛普及和大規(guī)模建設奠定了堅實基礎。