验证所有电动汽车和电动汽车供电设备充电接口的互操作性 - Scienlab Charging Discovery System

验证电动汽车 (EV) 和电动汽车供电设备 (EVSE) 充电接口的互操作性

尽管电动汽车在不同国家和地区的发展速度各不相同，但从全球角度来看仍呈现方兴未艾之势。中国和一些欧洲国家已经制定了电动汽车政策，电动汽车的普及率有望迅速提高。但是，为了继续普及电动汽车，技术仍需进行如下改进：

• 加快充电速度
• 延长续航里程
• 增加充电桩数量

电动汽车充电系统的标准仍未完全确定。例如在日本，CHAdeMO 标准从当前主流的 0.9 版本升级到 1.x版本，再升级到 2.0 版本，以便加大充电功率，缩短充电时间。此外，新的 CHAdeMO 标准 3.0 版本据称即将推出。

世界各地的充电标准

但是到目前为止，充电标准尚未在全球范围内达成统一。以直流快速充电为例，美国采用 CCS Type 1 标准，欧洲采用 CCS Type 2 标准，日本采用CHAdeMO 标准，而中国大陆则采用 GB/T标准。每个标准使用的通信方法不同，并且元器件（包括充电连接器）的物理形状也有所差异。美国和欧洲的 CCS 标准使用电力线通信(PLC)，而 CHAdeMO 和 GB/T 使用 CAN 作为通信方法。电动汽车标准目前还没有实现全球统一，而且标准的发展速度非常快。

互操作性验证的趋势

尽管充电标准日新月异，但电动汽车驾驶员仍经常遇到充电问题。提高电动汽车市场普及率的一个关键是实现互操作性，即电动汽车可以在任意充电桩处充电，并且可以使用任意制造商的充电桩进行充电。当前，检查这种互操作性的主流方法是配对使用真实的电动汽车和充电桩执行外场测试。但是，在使用真实的电动汽车和充电桩组合进行测试时，很难对真正的互操作性进行验证。

• 量化判断 - 尽管外场测试可以确定充电功能的有效性，但无法定量评测电动汽车和充电桩组合超过合格线的程度。如果只是刚好超过标准，那么当电动汽车或充电桩与其他充电桩或电动汽车配对使用时，有可能无法完成充电。
• 易于调试 - 如果在外场测试中无法进行充电，那么即使车辆或充电桩上显示了错误消息，也很难提取并详细研究出现的问题及位置。
• 测试阈值极限并进行故障测试 - 在外场测试时很难进行故障测试，而在阈值极限下进行测试也很危险。
• 组合的数量 - 随着电动汽车和充电桩类型的增加，两者组合的数量会变得太多而无法处理。此外，对遵循海外标准的车辆进行外场测试非常麻烦。

基于这些原因，近年来工程师们越来越多地使用测量仪器进行评测。使用充电分析仪作为参考测量仪器。

• 可以量化确定充电状态，而不是只能判断测量结果是否合格。
• 在发生错误时更容易确定征兆和问题，从而可以快速进行调试并缩短开发周期。
• 允许准确地复制阈值极限、边界值和故障测试，建立测试例，有助于开发更可靠的充电系统。

Charging Discovery System 的主要功能

是德科技的 Scienlab Charging Discovery System 作为电动汽车和充电桩的标准测试方案，可以在各种条件下进行仿真，它可以：

• 能够准确测量电压、电流以及进行协议解密
• 配有附加电路，能够创建标准测试和滥用测试的条件
• 配有充电适配器，能够适应世界各地不同的充电标准

Charging Discovery System 还具有优秀的技术指标，能够处理高于 600 V 的电压和大于 300 A 的直流电流，便于分析近年来新兴的大功率快速充电系统。

电动汽车和电动汽车供电设备充电测试的典型用例

Charging Discovery System 可用于互操作性测试，包括三大类型的用例。首先是 man-in-the-middle测试，对实际的电动汽车和充电桩执行常规测试。将 Charging Discovery System放置在充电桩和电动汽车之间，可以准确观察充电状态，包括实际的电压、电流和协议解密，而不是像通常那样简单地评测充电是否完成。这样可以定量验证测试结果超出或落后标准的余量，并在发生故障时检查数据。

第二个用例是电动汽车测试，通过结合使用电源和 Charging Discovery System 来仿真充电桩，对电动汽车进行评测。高精度电源和 Charging Discovery System 扮演着标准充电桩的角色，用于观察被测器件 (DUT)的特性细节。Charging Discovery System 不仅可以仿真理想的充电桩，还能够仿真故障（错误案例)，再现罕见情况（这在实际使用电动汽车 (EV) 和充电桩时很难出现)，并且安全、准确地再现阈值极限和边界值。

因此，它可以提升验证的完整性，有助于开发更可靠的充电系统。最后一个用例是结合使用 Charging Discovery System 和电子负载来仿真电动汽车，其中电子负载可以仿真车载电池。它可以为电动汽车供电设备测试。与电动汽车测试一样，可以通过在电动汽车供电设备测试中运行测试例来提高验证的完整性。

使用 Charging Discovery System 进行分析

使用 Charging Discovery System 时，可以按时间序列观察充电电压和电流波形、导频线、CAN 消息和其他信息。使用 Charging Discovery System 中的测量仪器可以精确测量电压和电流。符合 CHAdeMO 标准的充电桩通过 CAN 与电动汽车传输消息，而符合 CCS 标准的充电桩通过导频线并采用脉冲宽度调制 (PWM) 技术传输消息。这些消息作为信号无法直接阅读，因此 Charging DiscoverySystem 在接收到信号后必须进行解码，才能显示出消息。Charging Discovery System 的消息视图可以按照时间序列显示电动汽车与电动汽车供电设备之间的往来消息和状态转换。由于这些消息包含充电状态的相关信息，因此通过将信号转换为消息，并利用迹线窗口中显示的充电波形，分析将会变得更加容易。

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