电动汽车直流充电桩自动化测试平台设计

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电动汽车直流充电桩自动化测试平台设计

摘要: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。本文针对电动汽车直流充电自动化测试平台的有效设计和应用途径展开详细分析,为其自动化发展水平的进一步提高奠定了坚实基础。

关键词:电动汽车;直流充电桩;自动化;测试平台;设计与应用

在我国社会现代化发展水平不断提高的带动下,虽然电动汽车制造技术整体水平逐渐趋于成熟,但是,由于对应充电设施缺乏较高完善性,导致电动汽车目前在我国无法有效实现广泛应用的目标。作为汽车储能电池与电网之间的接口,电动汽车充电系统能够为其正常行驶提供系统保障,因此,怎样才能使电动汽车充电系统具有的安全性、可靠性、智能性得到进一步提高,是相关行业目前急需解决的问题。在对电动汽车各项充电设施功能进行测试时,需要经历多个环节,传统手工测试方式不仅需要开展大量重复性工作,而且在工作中极易出现疏漏和错误。加强对具有较高有效性、自动性检测平台的积极建立,不仅能够使测试工作具有的准确性和效率得到提高,而且还能及时根据新国标的要求,对相关内容进行合理调整,这对全面促进电动汽车充电系统发展水平进一步提高起到了不可替代的作用。

1  电动汽车直流充电桩自动化测试平台的设计

1.1  测试系统的硬件设计

在对测试系统硬件进行设计时,平台设计主要以实验台格式为主,在确保相关功能得到有效满足的基础上,将模块化设计思想结合其中,使相关系统或产品能够被划分成无数个结构独立和功能独立的模板,通过对不同模板进行组合,从而对不同系统或产品进行有效测试。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/T  50303-2015、GB/T  32146.2-2015 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。

1.2  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(如图 1 所示),通常会选择直流充电桩控制引导装置BMS 模拟器,相关数据如图 2 所示,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。

1.3  测试系统的软件设计

(1)在对应用层相关功能进行设计的过程中,主要对测试报告管理、数据处理及储存管理、测试项目管理、系统参数配置管理等几个模块进行集中设计。通过对配置好的系统参数进行有效分类和储存,可以在测试过程中通过检索直接使用。不仅能够在一定程度上提高测试效率,而且还能为后期追溯相关问题、增补测试报告提供便利,从而生成具有较高准确性的测试结果报告。(2)在对接口层相关功能进行设计的过程中,确保其能够为硬件平台和软件平台各项交互活动提供服务,通过 SCPI 命令,业务层能够基于接口层与硬件平台之间展开交互活动,从而将结构层分为通信接口和能够驱动软件 NI device  drvier 并且负责管理设备接口的驱动层两个模块。这样只需对设备接口的参数和配置进行调整,就可以在硬件设备发生变化时,不会对测试结果造成影响,使其具有的易拓展性有效增强。

2  电动汽车直流充电桩自动化平台的应用

2.1  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。

2.2  通信规约测试功能的应用

如果在规定时间内,BMS 和充电机没有收到对方发出的报文或正确报文,则应该直接判定为超时,在没有特殊规定下,超时时间以 5s 为标准。

2.3  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。

3  结语

加大对测试平台的建立健全,能够使自动化测试的目标得到有效实现,从而使测试工作的效率和质量得到最大程度提升,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。

作者:姬旭东 黄海宁 王慕将 汪大海 季奕驰 单位:国网温州供电公司 浙江图盛输变电工程有限公司温州科技分公司