1.行業(yè)背景

根據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的《2024新能源汽車消費(fèi)洞察報(bào)告》，從2020年到2023年中國(guó)新能源車（含乘用車與商用車）滲透率從5.4%增長(zhǎng)到31.6%，預(yù)計(jì)2024年接近40%；中科院院士歐陽(yáng)明高也表示2024年我國(guó)新能源汽車銷量將達(dá)到1250萬輛，滲透率將有5~10個(gè)百分點(diǎn)的提升，預(yù)計(jì)2025年的滲透率將接近50%。電動(dòng)汽車逐漸成為消費(fèi)新選擇，但充電速度慢、續(xù)航里程短等補(bǔ)能焦慮仍是令不少消費(fèi)者望而卻步的重要原因。

如何像燃油車一樣在短時(shí)間內(nèi)續(xù)航超長(zhǎng)里程成為眾多車企角逐的著力點(diǎn)。對(duì)此，一方面企業(yè)研發(fā)超級(jí)充電樁，采用直流充電接口，實(shí)現(xiàn)大功率充電、即插即充、V2G等新充電功能，縮短充電時(shí)間，緩解充電焦慮；另一方面車企研發(fā)整車全域800V高壓架構(gòu)，如小鵬、蔚來、長(zhǎng)城、理想等品牌推出800V高壓快充車型，基本達(dá)到充電10分鐘續(xù)航400公里的速度，實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)續(xù)航。但除此之外，更重要的是實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車與充電樁之間的兼容。

2.測(cè)試必要性

新能源汽車與充電樁的兼容主要依賴于通信協(xié)議，從而完成插槍握手，目前市場(chǎng)上實(shí)行的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)主要有歐美推出的基于歐標(biāo)充電協(xié)議ISO-15118的CCS標(biāo)準(zhǔn)，日本的CHAdeMO標(biāo)準(zhǔn)，以及我國(guó)推出的2015+、Chaoji充電標(biāo)準(zhǔn)。通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的多樣性使得新能源汽車實(shí)現(xiàn)超級(jí)充電面臨更高的壁壘，因此只有在汽車測(cè)試階段盡量模擬復(fù)雜的充電模式以及故障場(chǎng)景來測(cè)試車輛的充電反應(yīng)，才能有效避免實(shí)際充電中不兼容現(xiàn)象的出現(xiàn)，從而為充電控制策略優(yōu)化提供支撐。

對(duì)此，金螞蟻國(guó)創(chuàng)研發(fā)新能源汽車超級(jí)充電測(cè)試系統(tǒng)，進(jìn)行充電一致性測(cè)試與互操作性測(cè)試，它可以模擬不同充電標(biāo)準(zhǔn)（DIN70121、ISO 15118、IEC 61851-23-2014、GB/T 18487.5、GB/T 27930.2）的非車載直流充電機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車的整車或充電系統(tǒng)的實(shí)車功能性能測(cè)試驗(yàn)證、兼容性測(cè)試驗(yàn)證以及市場(chǎng)充電不良課題的再現(xiàn)測(cè)試驗(yàn)證，以此來評(píng)估電動(dòng)汽車充電設(shè)備性能，有助于汽車適應(yīng)不同標(biāo)準(zhǔn)，幫助車企縮短開發(fā)周期，進(jìn)一步打開海外市場(chǎng)。

3.超級(jí)充電測(cè)試解決方案

金螞蟻新能源汽車超級(jí)充電測(cè)試系統(tǒng)主要包括以下三部分：雙向可編程直流電源；測(cè)試模擬機(jī)柜（包含可編程低壓直流電源、工控機(jī)、控制單元，信號(hào)采集單元及采集接口、直流充放電模擬器（模擬不同類型充電標(biāo)準(zhǔn)）、通訊模塊、充電連接器、上位機(jī)及測(cè)試軟件、及相關(guān)電氣回路、散熱系統(tǒng)等）；移動(dòng)式液冷充電終端（包含液冷裝置、液冷充電槍頭及對(duì)應(yīng)電氣回路等）。

 

金螞蟻新能源汽車超級(jí)充電測(cè)試系統(tǒng)

 

• 充放電模擬：雙向直流電源及直流充放電模擬系統(tǒng)，模擬符合不同充電標(biāo)準(zhǔn)（包含2015國(guó)標(biāo)，歐美標(biāo)，2015+，Chaoji等標(biāo)準(zhǔn)）的非車載充電機(jī)（向車輛提供包含導(dǎo)引電路/通訊/能量的傳輸），實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的充放電。
• 信號(hào)采集：信號(hào)采集接口提供包含輸入輸出電壓/電流、通訊信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的導(dǎo)引信號(hào)采集接口，以支持充放電過程中使用外接儀器設(shè)備對(duì)充電過程中的信號(hào)進(jìn)行采集分析。
• 充電連接：移動(dòng)式充電終端，作為充電連接器，實(shí)現(xiàn)模擬充電機(jī)-車輛的連接，并可通過快接連接器接入不同充電標(biāo)準(zhǔn)的充電終端。
• 設(shè)備冷卻：在進(jìn)行超過250A的大功率充電時(shí)，充電終端配備液冷裝置，并通過液冷裝置，控制充電過程中連接器的溫度。
• 運(yùn)行監(jiān)控：工控機(jī)（PC）作為系統(tǒng)的主控器，通過上位機(jī)程序提供對(duì)充電模擬器運(yùn)行狀態(tài)/運(yùn)行方式/的控制以及監(jiān)控。

4.超級(jí)充電測(cè)試系統(tǒng)主要硬件

（1）信號(hào)發(fā)生器

采用R&S SMU200A信號(hào)發(fā)生器來產(chǎn)生PWM信號(hào)，該發(fā)生器具有以下特點(diǎn)：

l 頻率最高達(dá)67GHz（雙通道：最高44GHz），可輕松創(chuàng)建復(fù)雜的信號(hào)場(chǎng)景；

l 內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)高端合成器，可提供出色的SSB相位噪聲和非諧波性能，適用于頻譜純度要求嚴(yán)格的測(cè)量應(yīng)用；

l 2 GHz 調(diào)制帶寬，可適應(yīng)不同頻率需求的測(cè)試應(yīng)用，適應(yīng)多頻段無線通信設(shè)備測(cè)試；

l 符合所有主要數(shù)字通信標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)生成。

 

R&S SMU200A信號(hào)發(fā)生器

（2）信號(hào)采集器

系統(tǒng)采用InfiniiVision 4000X系列示波器，采集國(guó)標(biāo)、歐美標(biāo)、GB2015+、ChaoJi充電的控制導(dǎo)引回路電壓、電流及控制導(dǎo)引波形&充放電過程中直流側(cè)電壓電流，示波器帶寬為200MHz至1.5GHz，波形捕獲率最高1000000波形/秒，可以顯示詳細(xì)的信號(hào)細(xì)節(jié)，提高異常信號(hào)捕獲幾率，同時(shí)12.1英寸電容式觸摸屏便于簡(jiǎn)化操作、加快測(cè)試速度。

 

InfiniiVision 4000 X 系列示波器

（3）PLC通訊數(shù)據(jù)采集分析儀

基于CCS協(xié)議分析充電站和電動(dòng)汽?之間的通信，VH5110（A） CCS Listener通過電?線通信 “監(jiān)聽”控制導(dǎo)線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換為以太?數(shù)據(jù)包。此外，基本通信的PWM參數(shù)被測(cè)量后在軟件中顯示為系統(tǒng)變量。通訊控制標(biāo)準(zhǔn)符合DIN 70121、ISO 15118的歐標(biāo)CCS2 PLC的充電通訊，?縫監(jiān)聽電動(dòng)汽?與充電站之間的通信。

 

（4） 充電槍

充電槍接口設(shè)計(jì)符合國(guó)標(biāo)（2015+）、國(guó)標(biāo)（Chaoji）、歐標(biāo)(CCS2)、美標(biāo)(CCS1)等多重標(biāo)準(zhǔn)。

（5）液冷裝置

為保持測(cè)試時(shí)的溫度恒定，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，液冷裝置為大功率負(fù)載和DUT提供冷卻液，系統(tǒng)采用凌工LQBE系列高低溫冷卻液測(cè)試機(jī)，可以提供-40~85℃循環(huán)冷卻液，溫度波動(dòng)度最小為0.1℃；直冷技術(shù)與全溫區(qū)壓縮機(jī)控溫，便于均勻控制升降溫；同時(shí)配備流量和進(jìn)出口壓力傳感器，可設(shè)定流量壓力，內(nèi)置等效面積調(diào)節(jié)閥，可用于測(cè)試流阻壓力。

 

凌工LQBE系列高低溫冷卻液測(cè)試機(jī)

5.系統(tǒng)軟件

（1）圖形化界面顯示

需要用戶名和密碼登錄測(cè)試系統(tǒng)，不同的人員擁有不同的測(cè)試權(quán)限。通過顯示屏對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行啟停、工作模式選擇、測(cè)試項(xiàng)選擇、參數(shù)設(shè)置、測(cè)試用例編輯、測(cè)試運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

 

圖1 圖形化界面

（2）測(cè)試用例流程編輯

測(cè)試用例流程編輯是一項(xiàng)細(xì)致且關(guān)鍵的任務(wù)，它旨在確保測(cè)試的全面性、有效性和安全性。通過細(xì)致的測(cè)試流程，可以全面評(píng)估充放電系統(tǒng)的效率、響應(yīng)速度、耐久性等關(guān)鍵性能指標(biāo)。

 

圖2 測(cè)試用例編輯

（3）測(cè)試Trace界面

報(bào)文Trace界面用于監(jiān)控和分析CAN（Controller Area Network）通信報(bào)文的圖形用戶界面。這個(gè)界面對(duì)于理解充放電過程中控制器、電池管理系統(tǒng)（BMS）、充電設(shè)備之間的通信至關(guān)重要。

 

圖3 測(cè)試Trace界面

（4）參數(shù)配置界面

首先需要確定車輛或充電基礎(chǔ)設(shè)施支持的充電標(biāo)準(zhǔn)，如CCS（Combined Charging System）、CHAdeMO、GB/T（中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)）等。選擇時(shí)需考慮兼容性、充電速度需求、充電基礎(chǔ)設(shè)施的情況。定義充電過程中的實(shí)時(shí)監(jiān)控報(bào)文，包括充電狀態(tài)信息交換、電池狀態(tài)反饋（如SOC、溫度）、故障檢測(cè)與處理信號(hào)等信息。

 

圖4 參數(shù)配置界面

（5）設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)控

在測(cè)試運(yùn)行中，對(duì)電壓、電流、溫度等關(guān)鍵參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與顯示是確保測(cè)試安全性和精確性的基礎(chǔ)。

 

圖5 設(shè)備運(yùn)行參數(shù)監(jiān)控

（6）測(cè)試報(bào)告

測(cè)試完成后生成相應(yīng)的測(cè)試報(bào)告，要求測(cè)試報(bào)告具有測(cè)試項(xiàng)目名稱、測(cè)試內(nèi)容、測(cè)試輸入、測(cè)試輸出結(jié)果、過程波形等信息。

 

圖6 測(cè)試報(bào)告查看

6.總結(jié)

新能源汽車發(fā)展的如火如荼，產(chǎn)品開發(fā)周期縮短，已然進(jìn)入摩爾時(shí)代，而提高電車補(bǔ)能效率作為車企差異化競(jìng)爭(zhēng)的重點(diǎn)，在電池新技術(shù)研發(fā)、充放電測(cè)試等環(huán)節(jié)面臨著諸多壓力，金螞蟻國(guó)創(chuàng)新能源汽車超級(jí)充電測(cè)試系統(tǒng)具有高效、穩(wěn)定、準(zhǔn)確等多種特性，可以很好的滿足車企需求，助力新能源汽車的迭代升級(jí)。

金螞蟻國(guó)創(chuàng)除上述新能源汽車超級(jí)充電測(cè)試方案之外，在整個(gè)新能源汽車研發(fā)生產(chǎn)過程都有成熟的測(cè)試設(shè)備與解決方案，包括HIL測(cè)試、OBC/DCDC測(cè)試、電池包測(cè)試、電性能測(cè)試、電機(jī)控制測(cè)試、整車網(wǎng)絡(luò)測(cè)試等等，我們始終秉持“用一流供應(yīng)鏈，成就一流客戶”的宗旨，不斷引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量和工藝水平，堅(jiān)持以專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)服務(wù)客戶，目前已經(jīng)與理想、特斯拉、長(zhǎng)城、紅旗等國(guó)內(nèi)外企業(yè)保持長(zhǎng)期良好合作。

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