本發(fā)明基于交流充電國(guó)標(biāo)GB/T 18487.1-2015(下文簡(jiǎn)稱新國(guó)標(biāo))，提供一種模擬交流充電樁、車載充電機(jī)與BMS交互實(shí)現(xiàn)充電過程測(cè)試的設(shè)備。

背景技術(shù)：

隨著電動(dòng)汽車的發(fā)展與普及，國(guó)家頒布了交流充電國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)并且做為新能源汽車準(zhǔn)入法規(guī)強(qiáng)制執(zhí)行，對(duì)應(yīng)于BMS的開發(fā)測(cè)試過程中，有必要發(fā)明一種模擬交流充電樁的測(cè)試設(shè)備和方法，滿足新國(guó)標(biāo)的控制要求，在BMS(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM的簡(jiǎn)稱，中文為電池管理系統(tǒng)，是一種軟硬件結(jié)合的模塊)開發(fā)完成并且裝入動(dòng)力電池包之前，進(jìn)行模擬交流充電過程測(cè)試，避免BMS因交流充電異常導(dǎo)致后續(xù)拆包甚至拆車整改的可能，以達(dá)到提高開發(fā)測(cè)試效率、節(jié)約人力物力的目的。

目前BMS交流充電控制的測(cè)試方法主要有兩種：一種是將BMS安裝到動(dòng)力電池包上，然后整個(gè)電池包再安裝到電動(dòng)汽車上，通過交流充電樁對(duì)電動(dòng)汽車整車操作，完成交流充電測(cè)試，即搭建與BMS實(shí)際使用時(shí)完全一致的系統(tǒng)測(cè)試BMS的功能；另一種也需要將BMS安裝在動(dòng)力電池包上，由電池包外接車載充電機(jī)和交流充電樁組成交流充電系統(tǒng)，然后按照新國(guó)標(biāo)流程完成交流充電測(cè)試。車載充電機(jī)具有為電動(dòng)汽車動(dòng)力電池，安全、自動(dòng)充滿電的能力，與BMS通過CAN網(wǎng)絡(luò)通信，車載充電機(jī)依據(jù)BMS提供的數(shù)據(jù)，能動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)充電電流或電壓參數(shù)，執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，完成充電過程。第二種方法相比于第一種方法，省去了電動(dòng)汽車整車，而只采用了車載充電機(jī)來發(fā)揮同樣作用，所以系統(tǒng)搭建成本有所降低，但還是涉及充電樁等設(shè)備的購(gòu)買，系統(tǒng)整體造價(jià)還是偏高。另外兩種方法都要將BMS安裝到動(dòng)力電池包里，而拆裝電池包是非常繁瑣的，當(dāng)然，第一種方法還涉及電池包整體在整車內(nèi)的拆裝，則更加復(fù)雜?？傊?，兩種方法測(cè)試系統(tǒng)的搭建都相當(dāng)復(fù)雜，耗費(fèi)大量人力物力。

電動(dòng)汽車交流充電過程為：

電動(dòng)汽車交流充電口外接交流充電樁(插槍插入交流充電口)，交流充電樁通過CP回路電壓檢測(cè)充電樁插槍槍頭是否插接良好，確認(rèn)無問題后閉合高壓接觸器給車載充電機(jī)OBC交流輸入供電。OBC上電后，自檢無故障后，輸出低壓輔助電源，BMS和整車控制器VCU激活上電。VCU檢測(cè)到“充電激活信號(hào)”和BMS發(fā)出的“交流充電連接”后，吸合“慢充高壓繼電器”并控制慢充電子鎖執(zhí)行“閉鎖邏輯”。BMS通過CP回路電壓檢測(cè)車端槍頭是否插接良好并通過檢測(cè)CC回路阻值識(shí)別“電纜的額定容量”，通過檢測(cè)CP回路的PWM信號(hào)確認(rèn)交流充電樁的最大供電電流，BMS將前兩者與OBC發(fā)送的“額定輸入電流值”進(jìn)行取小設(shè)定為OBC的“最大允許輸入電流值”設(shè)定車載充電機(jī)輸入電流，并將充電電壓及充電電流信息發(fā)送OBC。BMS吸合充電繼電器，并通過CAN報(bào)文發(fā)送“車載充電機(jī)控制命令”，OBC收到后啟動(dòng)充電。當(dāng)BMS檢測(cè)到電池達(dá)到“滿充狀態(tài)”或收到OBC發(fā)送的“車載充電機(jī)中止充電報(bào)文”時(shí)，斷開充電繼電器；VCU檢測(cè)到BMS斷開充電繼電器后，斷開“慢充高壓繼電器”并控制慢充電子鎖執(zhí)行“解鎖邏輯”。

新國(guó)標(biāo)提供了完整的交流充電流程，要求廠家按其流程步驟開發(fā)設(shè)計(jì)交流充電樁和電動(dòng)汽車，聚焦到BMS的測(cè)試，只要確認(rèn)BMS滿足充電新國(guó)標(biāo)要求即可，此時(shí)，是否通過動(dòng)力電池包真實(shí)的充電過程來測(cè)試BMS并不重要，所以應(yīng)考慮如何用最小的代價(jià)達(dá)到BMS測(cè)試的目的。顯然，上面兩種方法都采用了最為粗陋的做法，即將BMS裝到電池包里面，甚至將整個(gè)電池包再裝到電動(dòng)車?yán)?，用充電樁為電池包充電，利用電池包的真?shí)充電過程這種代價(jià)非常高的方式來測(cè)試BMS。上面兩種方法代價(jià)太高還反應(yīng)在，動(dòng)力電池包的內(nèi)部組成非常復(fù)雜，光螺絲就有幾百顆，水帶、線排等結(jié)構(gòu)件更甚，而且涉及到高壓，新能源汽車的動(dòng)力電池包，電壓高達(dá)幾百伏，車載交流車載充電機(jī)的輸入電壓(對(duì)應(yīng)交流充電樁的輸出)是220V或380V交流電，拆裝時(shí)需要專業(yè)工具，專業(yè)人士，多次拆裝還可能導(dǎo)致電池包螺絲滑牙，這樣對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)件就報(bào)廢了，為了測(cè)試BMS，結(jié)果致使昂貴的電池包報(bào)廢?？傊F(xiàn)有的BMS測(cè)試方法，成本太高。

這種方法除前面提到的系統(tǒng)搭建耗費(fèi)大量人力物力外，還存在居多問題：

1.耗時(shí)長(zhǎng)

上面兩種方法，都是要等待電池充滿，BMS檢測(cè)到電池充滿后，才上傳CAN消息“電池充滿”，測(cè)試系統(tǒng)通過接收該消息對(duì)BMS進(jìn)行驗(yàn)證，所以測(cè)試時(shí)間大量耗在等待電池充滿上，這個(gè)過程對(duì)于一般交流充電樁而言，需要8小時(shí)以上。

2.測(cè)試問題定位不便

測(cè)試問題定位需要反復(fù)拆裝電池包以取出BMS進(jìn)行整改驗(yàn)證，而拆裝電池包過程繁瑣，耗時(shí)長(zhǎng)。

3.測(cè)試不全面

在BMS開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，需要匹配滿足新國(guó)標(biāo)要求的所有類型的交流充電樁，如不同線纜容量的交流充電樁，但現(xiàn)有測(cè)試方法，由于效率太低，一般只測(cè)試一臺(tái)充電樁，沒有進(jìn)行連接不同線纜容量的充電樁的測(cè)試。

前面提到，BMS通過檢測(cè)CC回路阻值識(shí)別“電纜的額定容量”。圖1表示電動(dòng)汽車充電時(shí)，供電設(shè)備(充電樁)與電動(dòng)汽車的電路連接原理圖。如圖1所示，充電樁連接電動(dòng)汽車，實(shí)質(zhì)即是實(shí)現(xiàn)供電線路、CC、CP回路以及CAN線路(未畫出)的連接。特別說明的是，圖中電阻R2和R3、開關(guān)S2、二極管D1都屬于BMS電路的設(shè)計(jì)內(nèi)容，PE表示地線，不用模擬。圖2為新國(guó)標(biāo)中車輛接口連接狀態(tài)及RC、R4的電阻值的對(duì)照表截圖，表中RC、R4、S3如圖1所示。要測(cè)試BMS是否滿足新國(guó)標(biāo)要求的所有類型的交流充電樁，即是要在測(cè)試時(shí)，CC回路能模擬從狀態(tài)C到狀態(tài)F'的全部狀態(tài)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能降低BMS開發(fā)測(cè)試成本的測(cè)試設(shè)備。

本發(fā)明通過如下技術(shù)方案解決其技術(shù)問題：一種模擬交流充電樁、車載充電機(jī)與BMS交互實(shí)現(xiàn)充電過程測(cè)試的設(shè)備，該設(shè)備由電源模塊、控制模塊、顯示模塊、CAN信號(hào)收發(fā)電路、顯示模塊連接電路、BMS供電電路、CC信號(hào)電路、CP信號(hào)電路和CP信號(hào)反饋電路以及用于與BMS接頭對(duì)接的接口構(gòu)成；

所述電源模塊為設(shè)備內(nèi)其余各需電模塊、電路提供工作電源，所述顯示模塊通過所述顯示模塊連接電路與所述控制模塊相連，所述控制模塊還與所述CAN信號(hào)收發(fā)電路、BMS供電電路、CC信號(hào)電路、CP信號(hào)電路分別相連，所述CP信號(hào)反饋電路連接所述CP信號(hào)電路與所述控制模塊，采樣所述CP信號(hào)電路的輸出并反饋給所述控制模塊，所述CAN信號(hào)收發(fā)電路、BMS供電電路、CC信號(hào)電路、CP信號(hào)電路分別與所述接口中相應(yīng)的管腳連接，在所述接口與BMS接頭對(duì)接時(shí)，接口中與這些電路連接的管腳剛好與BMS的POWER、CAN、CC、CP管腳連接，所述接口中還包括接地管腳，在所述接口與BMS接頭對(duì)接時(shí)，該接地管腳也剛好與BMS接頭的接地管腳連接；

在連接BMS并啟動(dòng)測(cè)試后，所述設(shè)備能模擬電動(dòng)汽車交流充電過程中交流充電樁和車載充電機(jī)與BMS的交互方式，對(duì)BMS進(jìn)行交流充電過程測(cè)試。

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點(diǎn)，提供了一種模擬交流充電樁和車載充電機(jī)及接口的設(shè)備，利用其與BMS交互實(shí)現(xiàn)交流充電過程測(cè)試，可以模擬車載充電機(jī)為BMS供電，可以模擬交流充電樁輸出的CC和CP信號(hào)，可以模擬車載充電機(jī)發(fā)出CAN消息和響應(yīng)收到CAN消息與BMS交互等，具體通過編程所述控制模塊執(zhí)行如下步驟實(shí)現(xiàn)：

S1)在連接BMS并啟動(dòng)測(cè)試后，控制通過BMS供電電路輸出12V電壓為BMS供電；

S2)控制通過CP信號(hào)電路輸出頻率為1KHz、具有一定占空比、幅值為12V的PWM信號(hào)，PWM信號(hào)的占空比與交流充電樁最大充電電流對(duì)應(yīng)；

S3)控制CC信號(hào)電路輸出的阻值，所述阻值對(duì)應(yīng)于新國(guó)標(biāo)10A、16A、32A、63A四種電纜容量中的一種；

S4)控制通過CAN信號(hào)收發(fā)電路輸出CAN消息，該CAN消息用于表示車載充電機(jī)額定輸入電流值；

S5)通過CAN信號(hào)收發(fā)電路接收CAN消息，該CAN消息用于表示車載充電機(jī)輸入電流設(shè)定值，根據(jù)是否收到以及是否對(duì)應(yīng)步驟2)、3)、4)表征的電流值的最小值輸出相應(yīng)的提示信息到所述顯示模塊；

S6)根據(jù)CP信號(hào)反饋電路采樣的CP電壓幅值的變化，發(fā)送BMS請(qǐng)求充電和開始充電的提示信息到所述顯示模塊；

S7)控制通過CP信號(hào)電路輸出12V電壓，模擬交流充電樁請(qǐng)求停止充電，發(fā)送交流充電樁停止充電的提示信息到所述顯示模塊；

S8)根據(jù)CP信號(hào)反饋電路采樣的CP電壓幅值的變化，發(fā)送BMS響應(yīng)充電結(jié)束的提示信息到所述顯示模塊。

針對(duì)現(xiàn)有BMS交流充電控制的測(cè)試系統(tǒng)只能輸出對(duì)應(yīng)一種電纜容量的阻值，本發(fā)明改進(jìn)如下：

所述CC信號(hào)電路包括電阻矩陣，所述電阻矩陣由多個(gè)電阻(兩個(gè)以上)和一個(gè)以上的開關(guān)器件連接而成，所述控制模塊通過控制所述開關(guān)器件的開關(guān)，改變所述電阻矩陣的整體阻值，從而使CC信號(hào)電路輸出不同的阻值，所述不同的阻值對(duì)應(yīng)不同充電電纜容量。

作為所述電阻矩陣的推薦實(shí)施方式：

所述電阻矩陣由電阻R1-R7以及開關(guān)器件K11、K12、K21、K22、K31、K41、K51、K61構(gòu)成，R1-R7的阻值依次取為1.8KΩ、1.5KΩ、2.7KΩ、680Ω、3.3KΩ、220Ω、100Ω；

R1與K11串聯(lián)形成串聯(lián)支路1，R3與K21串聯(lián)形成串聯(lián)支路2，R5與K31串聯(lián)形成串聯(lián)支路3，串聯(lián)支路1、2、3以及開關(guān)器件K61并聯(lián)形成并聯(lián)單元1；

K12與R2串聯(lián)形成串聯(lián)支路4，K22與R4串聯(lián)形成串聯(lián)支路5，K41與R6串聯(lián)形成串聯(lián)支路6，K51與R7串聯(lián)形成串聯(lián)支路7，串聯(lián)支路4、5、6、7并聯(lián)形成并聯(lián)單元2；

并聯(lián)單元1一端接地，另一端與所述并聯(lián)單元2的一端連接，而并聯(lián)單元2的另一端作為CC信號(hào)輸出端與所述接口的相應(yīng)管腳連接。

所述控制模塊被編程執(zhí)行如下步驟：

模擬10A的充電電纜容量時(shí)，所述控制模塊控制開關(guān)器件K11、K12、K61閉合，K21、K22、K31、K41、K51斷開；

模擬16A的充電電纜容量時(shí)，所述控制模塊控制開關(guān)器件K21、K22、K61閉合，K11、K12、K31、K41、K51斷開；

模擬32A的充電電纜容量時(shí)，所述控制模塊控制開關(guān)器件K31、K41、K61閉合，K11、K12、K21、K22、K51斷開；

模擬63A的充電電纜容量時(shí)，所述控制模塊控制開關(guān)器件K31、K51、K61閉合，K11、K12、K21、K22、K41斷開。

模擬不同充電電纜容量時(shí)，各開關(guān)器件的開、合狀態(tài)控制參見表1。

基于上述電阻矩陣，利用本發(fā)明對(duì)BMS進(jìn)行測(cè)試時(shí)，可檢測(cè)BMS對(duì)新國(guó)標(biāo)中全部充電電纜容量的識(shí)別情況(新國(guó)標(biāo)中只包括了10A、16A、32A、63A這四種充電電纜容量)。為了簡(jiǎn)化測(cè)試流程和節(jié)省測(cè)試時(shí)間，本發(fā)明控制模塊被編程將整個(gè)交流充電過程測(cè)試分成了充電電纜容量模擬測(cè)試和充電流程模擬測(cè)試兩個(gè)階段。

在充電電纜容量模擬測(cè)試時(shí)，所述控制模塊被編程以執(zhí)行如下步驟：

S101)控制通過BMS供電電路輸出12V電壓為BMS供電；

S102)模擬充電電纜容量IA，IA表示10A、16A、32A、63A中的一種；

S103)控制CP信號(hào)電路輸出的PWM信號(hào)的占空比，要求其對(duì)應(yīng)的交流充電樁最大充電電流不小于IA；

S104)控制CAN信號(hào)收發(fā)電路輸出CAN消息，要求其對(duì)應(yīng)的車載充電機(jī)額定輸入電流值不小于IA；

S105)定時(shí)n1S；

S106)根據(jù)是否在設(shè)定時(shí)間(n1S)內(nèi)收到車載充電機(jī)輸入電流設(shè)定值為IA的CAN消息，判斷BMS是否成功識(shí)別充電電纜容量，收到，則發(fā)送充電電纜容量識(shí)別成功的提示信息到所述顯示模塊，未收到，則發(fā)送充電電纜容量識(shí)別失敗的提示信息到所述顯示模塊；

S107)控制BMS供電電路停止為BMS供電；

S108)IA取10A、16A、32A、63A中的另一個(gè)值，重復(fù)步驟S101)-S107)，直到IA取完這四個(gè)電流值。

該步驟中，對(duì)CP信號(hào)電路輸出的PWM信號(hào)的占空比的要求，及對(duì)CAN信號(hào)收發(fā)電路輸出CAN消息的要求，用于確?？刂颇K收到的BMS返回的CAN消息中，對(duì)車載充電機(jī)輸入電流設(shè)定值的設(shè)定為IA，從而直觀的反應(yīng)的BMS是否成功識(shí)別充電電纜容量。

推薦步驟2)中交流充電樁最大充電電流和車載充電機(jī)額定輸入電流值都設(shè)定為63A，如此無論IA如何取值，設(shè)定的交流充電樁最大充電電流和車載充電機(jī)額定輸入電流值都可以保持不變。

所述控制模塊能輸出占空比0～100％可調(diào)的PWM信號(hào)，在占空比設(shè)定為100％時(shí)，通過CP信號(hào)電路輸出12V電壓。本發(fā)明直接通過將PWM信號(hào)占空比設(shè)置為100％輸出12V電壓，在此節(jié)省了一個(gè)開關(guān)器件。

在另一個(gè)階段，即在充電流程模擬測(cè)試中，所述控制模塊被編程依次執(zhí)行如下步驟：

S201)控制通過BMS供電電路輸出12V電壓為BMS供電；

S202)控制CP信號(hào)電路輸出的PWM信號(hào)的占空比為100％；

S203)分兩步模擬iA的充電電纜容量，iA表示10A、16A、32A、63A中的一種，第一步，閉合模擬iA的充電電纜容量時(shí)所需閉合的除K61之外的開關(guān)器件；如模擬63A的充電電纜容量時(shí)，所需閉合的開關(guān)器件包括K31、K51、K61，在此先僅閉合K31、K51；

S204)CP電壓幅值檢測(cè)：根據(jù)CP信號(hào)反饋電路采樣的CP電壓幅值的變化，判斷充電電纜是否連接，CP電壓幅值變化，輸出充電電纜確認(rèn)連接的提示信息到所述顯示模塊，CP電壓幅值不變，發(fā)送充電電纜連接異常的提示信息到所述顯示模塊，測(cè)試結(jié)束；

S205)閉合K61，完成模擬iA的充電電纜容量的第二步；

S206)設(shè)定CP信號(hào)電路輸出的PWM信號(hào)的占空比，從而設(shè)定交流充電樁最大充電電流；

S207)控制CAN信號(hào)收發(fā)電路輸出CAN消息，從而設(shè)定車載充電機(jī)額定輸入電流值；S208)延時(shí)n2秒；

S209)根據(jù)CP信號(hào)反饋電路采樣的CP電壓幅值的變化，判斷BMS中S2是否閉合，CP電壓幅值變化，表明S2閉合，輸出BMS請(qǐng)求充電和開始充電的提示信息到所述顯示模塊，未變化，表明S2閉合失敗，輸出BMS電纜識(shí)別異常的提示信息到所述現(xiàn)實(shí)模塊，測(cè)試結(jié)束；

S210)控制CP信號(hào)電路輸出的PWM信號(hào)的占空比為100％；

S211)延時(shí)n3秒；

S212)輸出交流充電樁停止充電的提示信息到所述顯示模塊；

S213)根據(jù)CP信號(hào)反饋電路采樣的CP電壓幅值的變化，判斷BMS中S2是否斷開，CP電壓幅值變化，表明S2斷開，發(fā)送BMS響應(yīng)充電結(jié)束的提示信息到所述顯示模塊，測(cè)試結(jié)束，未變化，發(fā)送BMS響應(yīng)停止充電失敗的提示信息到所述顯示模塊，測(cè)試結(jié)束。

上述n1、n2、n3推薦的取值為2。

本發(fā)明充電流程模擬測(cè)試的步驟設(shè)計(jì)，很好的匹配了圖3所示的新國(guó)標(biāo)中的控制時(shí)序圖，使得模擬測(cè)試更加充分。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果：

1)本發(fā)明直接由一臺(tái)設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)BMS的測(cè)試，不需要購(gòu)買交流充電樁、車載充電機(jī)、電池包等，系統(tǒng)造價(jià)低，省去了繁瑣的電池包拆裝等工作，測(cè)試系統(tǒng)搭建簡(jiǎn)單，省時(shí)省力，而且不需要電池包，也就避免了損壞電池包的風(fēng)險(xiǎn)，總之，利用本發(fā)明設(shè)備進(jìn)行BMS測(cè)試，可大大降低了BMS的開發(fā)測(cè)試成本；而且測(cè)試系統(tǒng)不涉及高壓，更加安全可靠；

2)利用本發(fā)明設(shè)備測(cè)試BMS，只需連接本發(fā)明設(shè)備與BMS，在測(cè)試時(shí)如有異常，可直接判斷為BMS原因，對(duì)BMS進(jìn)行分析和測(cè)量，測(cè)試問題定位方便，不需要反復(fù)拆裝電池包以取出BMS進(jìn)行整改驗(yàn)證，過程簡(jiǎn)單，耗時(shí)短，降低了整改成本；

3)本發(fā)明設(shè)備不包括電池包，在進(jìn)入充電流程后，設(shè)備直接上傳交流充電樁請(qǐng)求停止充電的CP信號(hào)(CP信號(hào)電路輸出12V)，快速結(jié)束充電過程，從而繼續(xù)后續(xù)測(cè)試，通過這種方式，數(shù)分鐘就可以完成整個(gè)測(cè)試過程，相比于現(xiàn)有技術(shù)中，需要等待電池充滿電，耗時(shí)8小時(shí)以上的測(cè)試流程來說，本發(fā)明可大大減少BMS測(cè)試的耗時(shí)；

4)本發(fā)明設(shè)備能夠模擬不同充電電纜容量(10A、16A、32A和63A)，使得測(cè)試更加全面；

5)本發(fā)明充電流程模擬測(cè)試的步驟設(shè)計(jì)，很好的匹配了圖3所示的新國(guó)標(biāo)中的控制時(shí)序圖，使得模擬測(cè)試更加充分。

附圖說明

圖1表示電動(dòng)汽車充電時(shí)，供電設(shè)備(充電樁)與電動(dòng)汽車的電路連接原理圖(新國(guó)標(biāo)控制導(dǎo)引原理圖)；

圖2為新國(guó)標(biāo)中車輛接口連接狀態(tài)及RC的電阻值的對(duì)照表截圖；

圖3為新國(guó)標(biāo)控制時(shí)序圖；

圖4為本發(fā)明較佳實(shí)施例中的設(shè)備在接口與BMS接頭對(duì)接時(shí)，與BMS的電路連接關(guān)系示意圖；

圖5為本發(fā)明較佳實(shí)施例中的設(shè)備的電路框圖；

圖6為電阻矩陣的電路原理圖；

圖7為充電電纜容量模擬測(cè)試流程總圖；

圖8為充電電纜容量10A識(shí)別測(cè)試流程圖；

圖9為充電電纜容量16A識(shí)別測(cè)試流程圖；

圖10為充電電纜容量32A識(shí)別測(cè)試流程圖；

圖11為充電電纜容量63A識(shí)別測(cè)試流程圖；

圖12為交流充電模擬測(cè)試流程圖。

具體實(shí)施方式

圖4為本實(shí)施例模擬交流充電樁、車載充電機(jī)與BMS交互實(shí)現(xiàn)充電過程測(cè)試的設(shè)備(下文簡(jiǎn)稱本實(shí)施例設(shè)備,即圖4中的模擬設(shè)備)，在接口與BMS接頭對(duì)接時(shí)，與BMS的電路連接關(guān)系示意圖。本實(shí)施例中采用PC作為顯示模塊，本實(shí)施例設(shè)備通過其UART端與PC連接。將本實(shí)施例設(shè)備接口與BMS接頭對(duì)接后，即是實(shí)現(xiàn)了圖4中模擬設(shè)備與BMS之間的對(duì)接關(guān)系。圖4中模擬設(shè)備的PWR_CTRL、CAN、CC、CP表示接口中分別與BMS供電電路、CAN信號(hào)收發(fā)電路、CC信號(hào)電路、CP信號(hào)電路相連的管腳，BMS的POWER、CAN、CC、CP則分別表示BMS接頭中的電源輸入管腳、CAN通信管腳、CC信號(hào)管腳和CP信號(hào)管腳。

圖5為本實(shí)施例設(shè)備的電路框圖。如圖所示，本實(shí)施例設(shè)備包括電源模塊(未畫出)、控制模塊1、PC(未畫出)、CAN信號(hào)收發(fā)電路2、顯示模塊連接電路3、BMS供電電路4、CC信號(hào)電路5、CP信號(hào)電路6和CP信號(hào)反饋電路7。電源模塊為設(shè)備內(nèi)其余各模塊或電路中的有源器件提供工作電源，顯示模塊連接電路3采用RS232總線，控制模塊1采用MCU，PC通過RS232總線與MCU的UART管腳連接。MCU通過其CAN管腳與CAN信號(hào)收發(fā)電路2連接，MCU通過管腳GPIO_7與BMS供電電路4連接。BMS供電電路4主要由PMOS管構(gòu)成，MCU控制PMOS導(dǎo)通時(shí)，即輸出12V電壓，從而為BMS供電。CC信號(hào)電路由6個(gè)NMOS管和1個(gè)電阻矩陣構(gòu)成，5個(gè)NMOS管并聯(lián)在電阻矩陣與MCU之間，分別與MCU的管腳GPIO_1-6連接。CP信號(hào)電路5主要由高端驅(qū)動(dòng)和一個(gè)1K的電阻構(gòu)成，與MCU的PWM管腳連接。CP信號(hào)反饋電路7由電壓跟隨器和分壓電阻構(gòu)成，用于采樣CP信號(hào)電路6的輸出并反饋給MCU的AD管腳。

本實(shí)施例能實(shí)現(xiàn)的功能及具體實(shí)現(xiàn)方式介紹如下：

交流充電樁通過CC、CP信號(hào)與BMS交互，本實(shí)施例設(shè)備能模擬交流充電樁輸出CC、CP信號(hào)與BMS交互。

1)CC信號(hào)模擬

BMS根據(jù)CC信號(hào)即CC信號(hào)電路輸出的阻值識(shí)別充電電纜容量，在新國(guó)標(biāo)里，該阻值與充電電纜容量存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，如圖2所示。本實(shí)施例通過MCU控制繼電器，使電阻矩陣輸出不同的阻值，從而模擬不同充電電纜容量。

圖6為電阻矩陣的內(nèi)部電路原理圖。圖5中MCU通過管腳GPIO_1-6分別控制6個(gè)增強(qiáng)型N溝道MOS管的狀態(tài)，在NMOS導(dǎo)通時(shí)，繼電器G1-G6輸入回路導(dǎo)通(繼電器線圈與三極管主電流回路串聯(lián))，其輸出回路的觸點(diǎn)K11-K61閉合。其中，K11與K12為一個(gè)繼電器的兩個(gè)觸點(diǎn)，K21與K22類同，同一繼電器的觸點(diǎn)狀態(tài)同步改變。

下面為電纜容量規(guī)格真值表，用于表示觸點(diǎn)K11-K61狀態(tài)與其對(duì)應(yīng)的電纜容量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

表1電纜容量規(guī)格真值表

圖6中電阻矩陣在表1中狀態(tài)1-4時(shí)，其阻值剛好與圖2中相應(yīng)充電電纜容量對(duì)應(yīng)的阻值相等。

2)CP信號(hào)模擬

交流充電機(jī)輸出的CP信號(hào)即通過其PWM端輸出的PWM信號(hào)或通過其高電平端輸出12V電壓信號(hào)，如圖1所示。本實(shí)施例通過占空比0-100％可調(diào)的PWM信號(hào)模擬交流充電樁的CP信號(hào)，以占空比100％的PWM信號(hào)模擬圖1中S1打到高點(diǎn)平端的情況。BMS通過檢測(cè)PWM信號(hào)的占空比，確認(rèn)交流充電樁最大充電電流，和確認(rèn)交流充電樁請(qǐng)求停止充電。

圖5中MCU型號(hào)MC9S08DZ60，其能輸出頻率為1KHz,占空比0～100％可調(diào)的PWM信號(hào)，經(jīng)過高端驅(qū)動(dòng)型號(hào)為L(zhǎng)TC7000的IC提高PWM信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力和幅值后，將PWM信號(hào)幅值調(diào)整為12V，然后再串接1K電阻(模擬圖1中的電阻R1)后作為CP信號(hào)電路的輸出。同時(shí)CP信號(hào)電路的輸出經(jīng)過CP信號(hào)反饋電路7的電壓跟隨器，再經(jīng)過分壓電阻后接到微處理器的AD管腳，進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換和PWM信號(hào)幅值采樣，以便根據(jù)采樣的幅值變化情況，識(shí)別BMS內(nèi)S2的狀態(tài)，如圖1所示。上述電壓跟隨器用于增強(qiáng)輸入阻抗，避免電阻直接分壓導(dǎo)致拉低CP信號(hào)幅值的問題。

表2為本實(shí)施例設(shè)備頻率和占空比誤差與新國(guó)標(biāo)相應(yīng)誤差標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比表，可見，本實(shí)施例設(shè)備滿足交流充電新國(guó)標(biāo)中的頻率和占空比精度要求。

表2頻率和占空比誤差對(duì)比表

3)車載充電機(jī)模擬

車載充電機(jī)與BMS通過CAN消息進(jìn)行交互，車載充電機(jī)發(fā)送額定輸入電流值CAN消息給BMS,BMS在充電電纜容量，交流充電樁最大充電電流和車載充電機(jī)額定輸入電流值三者之間取小，然后發(fā)送車載充電機(jī)輸入電流設(shè)定值CAN消息給車載充電機(jī)。本實(shí)施例設(shè)備能模擬車載充電機(jī)與BMS進(jìn)行CAN消息交互。

4)交流充電測(cè)試過程模擬

交流充電測(cè)試過程分為充電電纜容量模擬測(cè)試和充電流程模擬測(cè)試。

本實(shí)施例設(shè)備充電電纜容量模擬測(cè)試總流程圖如圖7所示。測(cè)試開始時(shí)，MCU通過控制電阻矩陣依次模擬10A、16A、32A和63A這四種不同的充電電纜容量(圖7中測(cè)試順序只是本實(shí)施例設(shè)備的一種選擇，測(cè)試順序不受限制)，考察BMS是否能被喚醒并正確識(shí)別出電纜容量，結(jié)果具體根據(jù)BMS的反饋信號(hào)判斷，過程詳見圖8-10。

(4-1)電纜容量識(shí)別測(cè)試

下面以圖8為例，對(duì)本發(fā)明電纜容量識(shí)別測(cè)試的過程進(jìn)行講解，圖9-10所示的過程可參考如下講解。需要指出的是，圖8-10中，將交流充電樁最大充電電流和車載充電機(jī)額定輸入電流直接設(shè)置成了63A，該取值只是為了方便在四個(gè)充電電纜容量的識(shí)別測(cè)試過程中可以保持它們的取值不變。實(shí)際上，對(duì)它們的取值可不作限制，但它們的取值大于或等于充電電纜容量，利于更直觀的反應(yīng)BMS對(duì)充電電纜容量的識(shí)別情況。

圖8為本實(shí)施例設(shè)備10A的充電電纜容量識(shí)別測(cè)試的流程圖，其控制模塊被編程以執(zhí)行如下步驟：

S101：控制通過BMS供電電路輸出12V電壓為BMS供電；即MCU控制PMOS導(dǎo)通輸出12V電壓給BMS上電(參考圖5)，模擬交流充電樁通過車載充電機(jī)給BMS上電；

S102：閉合繼電器K11、K12和K61，此時(shí)，電阻矩陣模擬10A的充電電纜容量，此時(shí)CC信號(hào)電路對(duì)外輸出的阻值為1.5KΩ，剛好對(duì)應(yīng)圖2中的狀態(tài)C；

S103:控制CP信號(hào)電路輸出的PWM信號(hào)的占空比為89.2％；按照新國(guó)標(biāo)中的計(jì)算公式，PWM信號(hào)占空比為89.2％時(shí)，對(duì)應(yīng)的交流充電樁最大充電電流為63A；

S104:控制通過CAN信號(hào)收發(fā)電路發(fā)送車載充電機(jī)額定輸入電流為63A的CAN消息；

S105：定時(shí)2S，即設(shè)定等待接收BMS反饋信號(hào)的時(shí)限為2S；

S106：根據(jù)是否在設(shè)定時(shí)間內(nèi)收到BMS發(fā)送的設(shè)定車載充電機(jī)輸入電流為10A的CAN消息，判斷BMS是否成功識(shí)別充電電纜容量，收到則通過UART接口反饋給PC，PC界面顯示“充電電流容量10A識(shí)別成功”，如果2S內(nèi)沒有收到，則通過UART接口反饋給PC，PC界面顯示“充電電流容量10A識(shí)別失敗”，

S107：然后控制BMS下電，即控制圖5中PMOS截止，完成測(cè)試。

(4-2)充電流程模擬測(cè)試

充電流程模擬測(cè)試的流程如圖12所示，所有通過UART反饋給PC的信息，都通過PC界面顯示出來。

在充電流程模擬測(cè)試時(shí)，控制模塊被編程以執(zhí)行如下步驟：

S201：控制通過BMS供電電路輸出12V電壓為BMS供電；

S202：控制CP信號(hào)電路輸出的PWM信號(hào)的占空比為100％，模擬交流充電新國(guó)標(biāo)中的S1開關(guān)切換到12V上，如圖1所示；

S203：閉合繼電器K11和K12；

S204：CP電壓幅值檢測(cè)：根據(jù)CP信號(hào)反饋電路采樣的CP電壓幅值的變化，即是否由12V變?yōu)?V，判斷充電電纜是否連接，變?yōu)?V，則輸出充電電纜確認(rèn)連接的提示信息到所述顯示模塊，若CP電壓幅值還為12V，發(fā)送充電電纜連接異常的提示信息到所述顯示模塊，測(cè)試結(jié)束；CP信號(hào)電路輸出電壓幅值為12V,若正常連接BMS的CP管腳，如圖1所示，因?yàn)橛须娮鑂3對(duì)地分壓，檢測(cè)到的CP信號(hào)幅值將為9V；

S205：閉合繼電器K61；

S206：設(shè)定CP信號(hào)電路輸出的PWM信號(hào)的占空比為20％，模擬新標(biāo)準(zhǔn)中的S1打到PWM檔，并且按照新國(guó)標(biāo)中的計(jì)算公式，模擬充電樁最大充電電流12A；

S207：發(fā)送車載充電機(jī)額定輸入電流為63A的CAN消息給BMS

S208：延時(shí)2S；

S209：根據(jù)CP信號(hào)反饋電路采樣的CP電壓幅值的變化，即是否由9V變成6V，判斷BMS中S2是否閉合，變成6V，表明S2閉合，輸出BMS請(qǐng)求充電和開始充電的提示信息到所述顯示模塊；未變化，還是9V，表明S2閉合失敗，輸出BMS電纜識(shí)別異常的提示信息到所述現(xiàn)實(shí)模塊，測(cè)試結(jié)束；BMS收到三個(gè)電流值后，下一步會(huì)吸合其內(nèi)S2，如圖1所示，若S2合上，CP信號(hào)反饋電路采樣點(diǎn)電壓會(huì)進(jìn)一步降低，將變成6V；

S210)控制CP信號(hào)電路輸出的PWM信號(hào)的占空比為100％，模擬新標(biāo)準(zhǔn)中將S1打到12V，如圖1所示，示意充電樁停止充電；

S211)延時(shí)2S；

S212)輸出交流充電樁停止充電的提示信息到所述顯示模塊；

S213)根據(jù)CP信號(hào)反饋電路采樣的CP電壓幅值的變化，即根據(jù)是由6V變成9V，判斷BMS中S2是否斷開，CP電壓幅值變化，表明S2斷開，發(fā)送BMS響應(yīng)充電結(jié)束的提示信息到所述顯示模塊，測(cè)試結(jié)束，未變化，發(fā)送BMS響應(yīng)停止充電失敗的提示信息到所述顯示模塊，測(cè)試結(jié)束。BMS收到充電樁停止充電信號(hào)后，會(huì)斷開S2，此時(shí)電壓幅值應(yīng)該恢復(fù)成9V。

需要說明的是，充電流程模擬測(cè)試的目的只是測(cè)試BMS對(duì)充電流程的控制是否有誤，所以可隨意選擇一種充電電纜容量、交流充電樁最大充電電流和車載充電機(jī)額定輸入電流，可不受圖12中選擇的限制。

本發(fā)明充電流程模擬測(cè)試的步驟嚴(yán)格匹配了圖3中所示的新國(guó)標(biāo)控制時(shí)序圖，使得模擬測(cè)試更加充分。