电动汽车直流充电互操作性测试方法研究

摘 要：直流充电是电动汽车实现能量补给的一种重要形式，而直流充电接口作为连接供电设备和电动汽车之间的桥梁，其卓越的性能表现是保证电动汽车直流充电安全性和可靠性的重要基础。

关键词：直流充电接口;互操作性;测试方法

0 引言

充电桩是一种利用市电电能为电动汽车充电的装置，目前常用的包括直流充电桩和交流充电桩。其中，直流充电桩是为电动汽车动力电池提供直流电能的供电装置，而直流充电桩的充电接口作为直流充电桩与电动汽车间的“桥梁”，其工作稳定性关系到电动汽车与直流充电桩的互联互通。目前，直流充电桩与电动汽车间的互操作性还未引起相关人员的足够重视，对电动汽车与直流充电桩间的相互操作还没有行之有效的检测手段及相应的测试设备，往往预计不到事故的发生进而进行毫无目的的简单检查甚至忽视检查，或在事故发生后才进行检查，根本无法实现直流充电桩与电动汽车間全面且有侧重点的互操作性检测。

1 充电控制导引原理

电动汽车直流充电控制导引电路及控制原理，包括非车载充电机控制器、电阻R1、R2、R3、R4、R5、开关S、直流供电回路接触器K1和K2、低压辅助供电回路接触器K3和K4、充电回路接触器K5和K6以及车辆控制器。电阻R2和R3安装在车辆插头上，电阻R4安装在车辆插座上。开关S为车辆插头的内部常闭开关，只有充电枪插入充电插座过程中才会断开，当车辆插头与车辆插座完全连接后，开关S会闭合。在整个充电过程中，非车载充电机控制装置应能监测接触器K1、K2，接触器K3、K4。电动汽车车辆控制装置应能监测接触器K5和K6状态并能控制其接通和关断。

2 直流充电桩互操作性测试系统设计

2.1 车辆控制器模拟盒装置设计

根据测试系统结构，初步设计车辆控制器模拟盒装置的技术方案。直流充电桩车辆控制器模拟盒装置包括充电桩输出插座、直流电源正极接线柱、直流电源负极接线柱、控制通信总线接口、可变电阻、回路电阻、辅助电源正极、辅助电源负极、若干个检测单元及若干个隔离开关，检测单元包括检测开关及在检测开关两端分别设置的标准采集接口。上述各元器件基于检测单元及隔离开关彼此相互连接，配合工作。根据GB/T 34657.1-2017第五章节的相关测试要求，车辆控制器模拟盒装置带有250A标准充电枪插座，可对充电接口各触点进行仿真模拟，满足DC+、DC-、PE、S+、S-、CC1、CC2、A+、A-各触点及开关S通断的仿真模拟要求，实现各路故障状态仿真。设计时，考虑每路开关的数据采集，在每路开关两侧设计4mm标准采集接口，方便示波器等仪器采集信息。车辆控制器模拟盒带有R1电阻、R2电阻、R3电阻仿真模块，可通过闭合不同开关实现3个电阻阻值的变化，模拟等效电阻值可实现标称值1000Ω、最大值1030Ω、最小值970Ω及上限值2000Ω、下限值500Ω共计5个档。车辆控制器模拟盒带有检测点1处上拉电压U1仿真模拟功能，可模拟检测点1处上拉电压U1电压值;设备配备低压辅助电源接入接口，可实现充电桩低压辅助电源的接入功能，仿真直流充电桩A+、A-低压辅助电源功能;可实现充电接口DC+对PE、DC-对PE绝缘故障状态仿真模拟;可实现充电接口S+、S-、CC1、CC2、A+、A-各路对地故障状态仿真模拟;可模拟K1、K2、K3、K4、开关S吸合状态，并带有K1、K2、K3、K4、开关S信号采集接口，实现各接口通断状态的采集;设备内置高精度电流传感器，借助其它设备实现充电电流采集。

2.2 非正常状态测试

（1）充电开始前开关断开。将各检测单元中的各检测开关均断开，从各检测单元中连接充电桩输出插座各触头的标准采集接口引出数据采集线并输出采集数据。此时，上述输出的采集数据应能直接或间接表明此时电动汽车为非充电状态（即未开始充电）;否则将发送相应故障报警。（2）充电过程中开关断开/闭合。保持各连接接地的隔离开关均断开，断开其它任意一个检测开关且保持其它检测开关和开关S7均闭合，或断开S7且保持其它检测开关均闭合，从各检测单元中连接充电桩输出插座各触头的标准采集接口或从各检测单元中另一标准采集接口引出数据采集线并输出采集数据。此时，上述输出的采集数据应能直接或间接给出9个触头（直流电源正极（DC+）触头、直流电源负极（DC-）触头、保护接地（PE）触头、充电通信高电平CAN_H（S+）触头、充电通信低电平CAN_L（S-）触头、充电连接确认（CC1）触头、另一充电连接确认（CC2）触头、辅助电源正极（A+）触头和辅助电源负极（A-）触头）相应的仿真测试结果。（3）充电过程中可变电阻阻值改变。将各连接接地的隔离开关均断开，其它检测开关及S7均闭合，可变电阻设置在500～970Ω（不包括970Ω）和1030～2000Ω（不包括1030Ω）范围内，进一步旋动或调动或滑动可变电阻在500～970Ω（不包括970Ω）或1030～2000Ω（不包括1030Ω）范围内，从各检测单元中连接充电桩输出插座各触头的标准采集接口或从各检测单元中另一标准采集接口引出数据采集线并输出采集数据。此时，上述输出的采集数据应能直接或间接表明此时为电动汽车的非正常充电状态（此时所对应回路的等效电阻阻值在非正常范围970～1030Ω内），且发送相应故障报警。

3 结语

依据电动汽车传导充电互操作性测试规范，并结合现场实际条件和情况设计了电动汽车直流充电互操作性测试装置，对电动汽车设备的验收、运行、维护具有重要作用，对电动汽车推广发展具有重要意义。通过对某产品的测试表明，该非车载充电机的主要问题有：控制导引电压，易超出标准要求;充电结束或故障时，停止充电时，电流下降时间过慢，未在规定时间内，降到规定电流以下，不符合国家标准要求。

参考文献：

[1]国家能源局.NB/T33008.1-2013，电动汽车充电设备检验试验规范第一部分：非车载充电机[S].北京：中国电力出版社，2014.

[2]李杨，李川，黄炘等.我国发展电动汽车大功率充电技术前景研究与分析[J].电工电气，2018（05）：1-6.

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