电动汽车直流充电桩互操作性检测系统设计研究

陈浩，曲钰，黄海宁，魏征宇，李国胜

（1.国网温州供电公司，浙江温州，325000；2.浙江图盛输变电工程有限公司温州科技分公司，浙江温州，325000）

0 引言

我国目前针对电动汽车充电桩互操作进行测试的系统在高效性、便捷性、高集成化方面具有的功能缺乏健全性，通常情况下需要配合工作人员的手动操作，并且以人工计算方式对测试数据进行分析，才能实现对电动汽车充电桩互操作性有效检测，对充电桩性能是否满足相关要求进行确定。本研究设计一种能够对电动车直流充电桩进行有效测试的系统，不仅能够将传统测试时间大幅度缩减，而且还能使充电桩的工作效率得到了进一步提高，确保充电桩相关设施具有的合格率能够达到标准要求，提高充电桩的安全性。

1 直流充电桩检测平台设计原理

对于传统测试方式而言，不仅无法同时采集控制信号和充电桩报文发送时间，人工分析具有的复杂性和繁琐性难以降低，而且测试结果具有的统一性较差，利用人工方式进行测试数据记录容易出现错误。对此，本研究设计一种具有较高自动化特点的测试系统，不仅能够同时采集控制信号和报文发送时间，而且还具有自动比较和分析的能力，测试系统原理图如图1所示。

图1 直流充电桩检测系统原理图

在图1中，系统的控制线路用虚线表示，可控开关器件用K1-K11表示，充电桩输出正极用DC+表示，充电桩输出负极用DC-表示，接地线用PE表示，通信线用S+和S-表示，充电连接确认线用CC1和CC2表示，低压辅助电源线用A+和A-表示[1]。

该系统所采集的信号主要包括：进线交流信号、急停信号、泄放开关投切信、K1和K2反馈信号、电子锁信号、 K1和K2后端信号、 K1和K2前端信号、 S+和S-信号、电流信号、K3和K4信号。系统在采集完信号之后，能够将相关内容传输的显示界面，技术人员通过对相关信号发出的时间差进行查看，利用数字通讯技术，就能将采集到的信号准确上传到上位机中。将开关器件 K1-K9设置在每一路控制导引连接线上，由上位机对具体开关状态进行控制，从而对各种故障问题进行模拟，有效实现故障模拟器测试目的[2]。

2 直流充电桩测试系统工作流程

2.1 正常系统测试

根据对充电桩测试系统展开的详细分析能够知道，其具有的正常测试流程：

第一，操作人员首先要将正常测试流程所需的内容全部导入到上位机系统中，对其发出开始测试的指令。

第二，信号采集显示系统在上位机的作用下，接收到重置命令，从而对信号采集系统进行重置操作。

第三，将闭合指令发送给接口模拟器控制导引电路，确保控制导引电路具有的信号回路处于闭合导通状态。

第四，结合具体测试指令，对电池模拟器的电压进行合理调整，等待接收充电桩发出的握手指令。

第五，在接收到直流充电桩发出的握手报文之后，测试系统需要第一时间对BHM报文进行回复，从而进入正常启动状态。

第六，当测试系统处于正常流程测试阶段时，可以通过对BCL报文中电压、电流的合理调整，使充电桩输出的电流量能够满足电动车实际充电需求。

第七，在对电流调整时间进行测试的过程中，当测试结束的第一时间，测试系统会发出BST停止充电的指令，从而结束测试。

上位机在对最终结果是否正常进行判断时，要对冲击电流是否小于20安A、充电桩输出电流停止速率是否在100A/s以上、电流变化值在20A以下时对应的下降调整是否在1s以内、终止充电时序时报文中停止充电的原因是否符合实际动作情况、电池电压在符合相关标准要求时是否能够启动充电、绝缘监测过程是否符合要求等内容进行综合考量，从全方位、多角度入手，提高测试结果的准确性，从而实现安全充电 。

2.2 异常系统测试

在对充电桩测试系统具有的异常流程进行测试的过程中，启动阶段所开展的各项工作与正常流程测试相关内容基本相同，具体如图2所示。

图2 异常流程测试

在正式启动充电桩之后，相关测试开关处于导通还是关断状态，主要由上位机进行控制，通过对显示系统记录内容的采集，能够对开关状态在导通或关断变化过程中，对测试信号引起的变化情况明确掌握，从而对充电设备的具体工作进行继续记录，从而对信号在实际运作过程中所需的时间明确掌握。通过对以上数据的详细分析，就能对充电桩实际运动变化是否符合标准要求进行快速、准确判断，具体如表1所示[3]。

表1 异常流程测试判定表

断开K1-K3时序不符合要求，未见3次握手辨识。中断通信后再次充电，无需重新安装连接装置保护节地导体连续性丢失通信中断断开K1-K4时序符合要求，出现3次握手辨识。中断通信，再次充电，需要将连接装置重新插好将K1、K2断开（10ms），结束充电，出现告警提示超时断开K1、K2，停止充电，未见告警提示开关s断开 将K1、K2断开（50ms），结束充电，出现告警提示超时断开K1、K2，结束充电，未见告警提示车辆接口断开 断开K1-K4，结束充电，出现告警提示输出电压＞车辆最大值断开K1、K2，停止充电，未见告警提示其他K1、K2断开时序，或者泄放，无法继续本次充电，且无法继续发送充电阶段报文。K1、K2断开时序，或者泄放，能够继续本次充电，且能够继续发送充电阶段报文。

2.3 测试系统应用

将上文所介绍的电动汽车直流充电桩互操作性检测系统与传统人工截取数据进行检测的模式进行比较，不仅具有较高的自动化特点，而且相关功能的完善程度较高，测试工作具有较快速度和较高效率，以及精准的测试程度，能够将传统人工操作方式存在的问题和差异最大程度避免，使测试时间大幅度缩短，二者区别如表2所示。

表2 测试系统对比表

测试简易性 具有固定测试系统，无需人工搭建 需人工搭建测试环境人员需求 1人 2-3人测试结果复见性 能够复现全部测试过程以及数据仅能对最终测试数据进行复现数据准确度 高 主观性较强

通过对直流充电桩检测系统测试数据图展开的详细分析能够知道，该图将纵轴作为信号发送轴，将横轴作为时间轴，通过对波形图的分析，能够对各充电桩充电报文的发送时间和停止时间、采集信号的变化状态明确掌握。各阶段报文电流信号、电压信号、控制信号的发送时间在上位机的控制下，能够准确判断充电桩控制时序是否能够满足标准要求，并且通过对各信号时间节点的有效采集，能够对充电桩具有的性能是否满足标准要求进行判断 。

3 结束语

在2017版互操作测试标准正式颁布之后，电动汽车充电桩互操作测试相关内容具有的复杂程度越来越高，需要专业检测人员的有效配合才能确保直流充电桩互操作功能测试工作顺利完成。为了确保相关工作流程得到有效简化，提高测试结果的精准性，本研究设计了一种能够对电动汽车直流充电桩互操作性能进行测试的系统。该系统凭借测试结果具有的较高精准性、可回溯程度较高、检测速度较快等优势，不仅能够使从业人员在检测工作中具有的压力和强度大幅度降低，而且还能够确保工作效率不断提高，使经过检测并投放到市场中的所有电动汽车充电桩都具有较高合格率，促进电动汽车在充电过程中具有的安全性的进一步提升。