車載充電機測試方案解析

 自從特斯拉創(chuàng)造銷售神跡之后，新能源汽車倍受矚目，國內(nèi)廠商也都開始重視并對新能源汽車進行設(shè)計研發(fā)。數(shù)據(jù)顯示，2015年第一季度，在多重利好政策的刺激下，國內(nèi)新能源汽車市場增長加快，僅第一季度新能源汽車乘用車銷售達(dá)到26581輛。當(dāng)然電動汽車在發(fā)展的同時，離不開與之配套的基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。車載充電機作為電動汽車關(guān)鍵零部件之一，對于電動汽車的普及起到了至關(guān)重要的作用。而在車載充電機測試方案方面，能提供專業(yè)方案的供應(yīng)商并不多。艾德克斯作為在新能源領(lǐng)域的領(lǐng)先測試測量方案供應(yīng)商，提供的測試方案不僅能夠完全滿足不同型號的車載充電機測試的需求，還能通過一套軟件來控制測試過程與充電機本身，具有其他廠商的測試方案所不具備的獨特且重要的功能。

車載充電機與BMS電池管理系統(tǒng)

充電機主要應(yīng)用給電動汽車上的動力電池充電，按是否安裝在車上，充電機可分為車載式(隨車型)和固定式。固定式充電機一般為固定在充電站內(nèi)的大型充電機，主要以大功率和快速充電為主。而車載充電機安裝在車輛內(nèi)部，其優(yōu)勢就是可以在車庫，路邊或者住宅等任何有交流電源供電的地方隨時充電，功率相對較小。

目前絕大多數(shù)的車載充電機都采用智能化的工作方式給動力電池充電，這直接關(guān)系著動力電池的壽命和充放電過程中的安全性。作為電動汽車最核心的動力電池，它是一個由多個單體電池封裝成的電池組，雖然通過單體電池的電流相同，但是放電的深度會有所不同，深度放電是對電池的一種損耗;并且如果深度放電后的電池還被按照常規(guī)的電流值充電，則是對電池的進一步損耗。因此，BMS電池管理系統(tǒng)是電動汽車的一個重要部分，實現(xiàn)對動力電池電壓及剩余容量(SOC)等數(shù)據(jù)的監(jiān)控和管理。下圖中簡單表示了車載充電機和BMS電池管理系統(tǒng)之間工作流程?？梢姡?dāng)車載充電機接上交流電后，并不是立刻將電能輸出給電池，而是通過BMS電池管理系統(tǒng)首先對電池的狀態(tài)進行采集分析和判斷，進而調(diào)整充電機的充電參數(shù)。

例如在充電前，BMS先對電池電壓進行檢測，當(dāng)檢測電池深度放電等原因出現(xiàn)電壓過低時，先要用小電流對其進行修復(fù)性充電;若檢測電池電壓在正常范圍內(nèi)，則可跳過涓充這一步，直接進入恒流充電模式。車載充電機和BMS電池管理系統(tǒng)，均采用CAN總線通信方式，目前市場應(yīng)用較多的為CAN2.0的協(xié)議。車載充電機除具備通信功能之外，還具備故障報警等機制。

艾德克斯車載充電機測試方案

根據(jù)市場的調(diào)研，目前充電機行業(yè)需求的方案應(yīng)具備如下功能：

(1) 充電機電氣性能及耐久性能的測試

(2) 模擬車載控制系統(tǒng)，可以控制和監(jiān)控充電機的故障狀態(tài)及運行參數(shù)

(3) 兼容多種充電機的充電協(xié)議，適用于多款充電機測試

一般來說，市場上的車載充電機測試系統(tǒng)都能滿足(1)的需求，這也是方案應(yīng)具備的最基礎(chǔ)的功能。(2)的需求是為了在測試中通過一個系統(tǒng)一套軟件來完成控制與測試整體需求，達(dá)到最方便的測試過程和最佳的測試效果，(3)的需求則是因為目前市場上很多BMS只針對某一類型甚至某一車型的電池設(shè)計制造，實際應(yīng)用于針對特定電池效果很理想，但應(yīng)用到其他型號或品牌的電池上，則失去應(yīng)有的作用，因此車載充電機的設(shè)計和研發(fā)也是有針對具體的車型或者BMS類型。這也就意味著車載充電機的生產(chǎn)廠家，會有不同充電協(xié)議的車載充電機的測試需求，這時，一套能夠兼容多種充電機的充電協(xié)議的測試系統(tǒng)是非常必要的?？v觀整個車載充電機測試方案市場，能夠滿足這三個需求的方案可為鳳毛麟角，而艾德克斯是如何滿足這些測試需求的?下面將進行逐一解析。

首先，艾德克斯車載充電機測試方案的配置，硬件方面有電子負(fù)載模擬電池的放電，還需AC電源模擬電網(wǎng)給充電機供電，除此之外，還需要示波器和功率分析儀等設(shè)備，才能實現(xiàn)充電機完整電氣性能的測試。當(dāng)然對于整個充電機測試系統(tǒng)，上位機軟件所能實現(xiàn)的測試功能，是尤為重要和關(guān)鍵的。

(1) 充電機電氣性能及耐久性能的測試

艾德克斯車載充電機測試方案符合QC/T895-2011標(biāo)準(zhǔn)(該標(biāo)準(zhǔn)是適用于純電動汽車和可外接充電的混合動力電動汽車用的車載充電機的標(biāo)準(zhǔn)檢測規(guī)范)，能夠做標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的電氣性能測試主要包含啟動沖擊電流、電源調(diào)整率、電壓紋波系數(shù)、過載測試及充電效率等測試。

目前有一些大的測量設(shè)備廠商涉足車載充電機測試系統(tǒng)，大部分是基于電源測試系統(tǒng)開發(fā)而來，而這樣的測試系統(tǒng)能否完全滿足車載充電機的測試項?是否足夠?qū)I(yè)?研究表明，市場上大部分的車載充電機測試系統(tǒng)都存在不專業(yè)或者軟件界面操作繁瑣等缺陷，需要操作人員有很強的語言編程基礎(chǔ)才能操作，并不為充電機廠商所青睞。并且很多軟件要求用戶自行編輯每個測試項的測試流程，測試效率低下。

與之不同的是，艾德克斯車載充電機測試系統(tǒng)的上位機軟件，在界面設(shè)計上更人性化和貼近需求。此套系統(tǒng)將充電機的電氣性能相關(guān)測試項全部內(nèi)建到軟件中，用戶只需要拖選所需的測試項即可。并且每個測試項的流程在系統(tǒng)中已經(jīng)由艾德克斯在出廠前內(nèi)建完成，用戶只需要打開對應(yīng)的測試項界面，填寫輸入交流值，模擬拉載值等參數(shù)即可，當(dāng)測試完成后，軟件會自動判定測試結(jié)果。

(2) 模擬車載控制系統(tǒng)，可以控制和監(jiān)控充電機的故障狀態(tài)及運行參數(shù)

在實際汽車應(yīng)用環(huán)境中，車載控制系統(tǒng)可以實時監(jiān)控充電機的狀態(tài)，通過CAN總線的傳輸方式，監(jiān)控充電機當(dāng)前的運行參數(shù)和故障狀態(tài)。這是目前市場上的產(chǎn)品普遍所欠缺的。這是由于充電機的報文協(xié)議是不外開放給設(shè)備廠商的，在這種情況下，將上位機控制軟件，由通用的電源電氣性能測試系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)閷I(yè)充電機測試系統(tǒng)有一定的難度，缺乏協(xié)議的情況下，無法實現(xiàn)對于充電機的二次開發(fā)控制。

所以國內(nèi)有部分比較先進的新能源產(chǎn)業(yè)是這樣來完成充電機的測試的，分別使用兩套系統(tǒng)控制。一套是通用的電源測試系統(tǒng)，用于測試充電機的電氣性能;一套是專門的充電機控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對充電機的控制和監(jiān)控，但同時反映這樣的測試方式不能提高效率。比如在測試過程中，充電機發(fā)生故障，關(guān)閉輸出，此時工程師需要首先通過控制充電機的上位機軟件重啟充電機，再切換到電氣性能的測試上位機軟件，重新運行測試程序。

若有一款上位機軟件能夠在實現(xiàn)電氣性能測試的同時，引入對充電機的監(jiān)控和控制，并將故障狀態(tài)顯示在程序運行界面，將實現(xiàn)真正的模擬車載應(yīng)用環(huán)境，形成更專業(yè)的測試方案。艾德克斯車載充電機測試系統(tǒng)就是能實現(xiàn)同時控制測試過程與充電機本身的方案。

綜上所述，不久的將來，針對充電機的專業(yè)測試系統(tǒng)，應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對于充電機的控制，同時需要在充電機廠商協(xié)議不外開放的前提下，實現(xiàn)對于充電機的測試和控制。

(3) 兼容多種充電機的充電協(xié)議，適用于多款充電機測試

車載充電機和BMS之間采用CAN2.0的協(xié)議，但具體的報文傳輸格式不同，換而言之，每個汽車廠商所使用配套的車載充電機之間，是不能互相交叉使用的。甚至同一汽車廠商，但是不同車型所使用的車載充電機也是單獨的。所以這對于充電機配套測試系統(tǒng)供應(yīng)商也帶來了新的技術(shù)挑戰(zhàn)，除了前面提到的在得不到協(xié)議的條件下，對充電機進行控制，還需要做到兼容不同型號的充電機，這樣的技術(shù)是充電機行業(yè)的現(xiàn)狀所需求的，但是目前國內(nèi)應(yīng)對滿足這類需求的設(shè)備系統(tǒng)供應(yīng)商非常少。

充電機監(jiān)控單元與BMS之間的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

艾德克斯目前已經(jīng)引領(lǐng)行業(yè)先鋒，推出的專業(yè)車載充電機測試系統(tǒng)，可以在充電機廠商不提供協(xié)議的情況下，實現(xiàn)對充電機的控制和監(jiān)控，并自動解析運行過程中的報文，獲取充電機的運行和故障參數(shù)。相信不久，這也將成為充電機行業(yè)的主流測試方案。

總結(jié)：相對于電動汽車和車載充電機研制的高漲情形，電動汽車及其電子零部件的測試設(shè)備的建設(shè)顯得有些不足。車載充電機的汽車應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜，安全性能要求高，沒有統(tǒng)一的協(xié)議等都是當(dāng)下測試所面臨的挑戰(zhàn)，更不是簡單傳統(tǒng)的充電器測試方案可以套用的。艾德克斯在車載充電機等新能源電子設(shè)備測試方案的研究已經(jīng)走在了行業(yè)的最前端，以最專業(yè)的方案和系統(tǒng)支持此類測試走向?qū)I(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化。