模拟交流充电桩、车载充电机与BMS交互实现充电过程测试的设备制造技术

本发明专利技术涉及一种模拟交流充电桩、车载充电机与BMS交互实现充电过程测试的设备，该设备由电源模块、控制模块、显示模块、CAN信号收发电路、显示模块连接电路、BMS供电电路、CC信号电路、CP信号电路和CP信号反馈电路以及用于与BMS接头对接的接口构成；在连接BMS并启动测试后，所述设备能模拟电动汽车交流充电过程中交流充电桩和车载充电机与BMS的交互方式，对BMS进行交流充电过程测试。利用本发明专利技术设备进行BMS测试，可大大降低了BMS的开发测试成本，而且测试系统不涉及高压，更加安全可靠。

Analog AC charging pile, vehicle charger and BMS interact to realize charging process test equipment.

The invention relates to a device for simulating the charging process of AC charging pile, vehicle charger and BMS, which is composed of a power supply module, a control module, a display module, a CAN signal transceiver circuit, a display module connection circuit, a BMS power supply circuit, a CC signal circuit, a CP signal circuit, a CP signal feedback circuit and a CP signal feedback circuit. After connecting the BMS and starting the test, the device can simulate the alternating current charging pile and the interaction between the vehicle charger and the BMS during the alternating current charging process of the electric vehicle, and test the alternating current charging process of the BMS. Using the equipment of the invention for BMS test can greatly reduce the development and test cost of BMS, and the test system does not involve high voltage, so it is more safe and reliable.

【技术实现步骤摘要】
模拟交流充电桩、车载充电机与BMS交互实现充电过程测试的设备
本专利技术基于交流充电国标GB/T18487.1-2015(下文简称新国标)，提供一种模拟交流充电桩、车载充电机与BMS交互实现充电过程测试的设备。
技术介绍
随着电动汽车的发展与普及，国家颁布了交流充电国家标准并且做为新能源汽车准入法规强制执行，对应于BMS的开发测试过程中，有必要专利技术一种模拟交流充电桩的测试设备和方法，满足新国标的控制要求，在BMS(BATTERYMANAGEMENTSYSTEM的简称，中文为电池管理系统，是一种软硬件结合的模块)开发完成并且装入动力电池包之前，进行模拟交流充电过程测试，避免BMS因交流充电异常导致后续拆包甚至拆车整改的可能，以达到提高开发测试效率、节约人力物力的目的。目前BMS交流充电控制的测试方法主要有两种：一种是将BMS安装到动力电池包上，然后整个电池包再安装到电动汽车上，通过交流充电桩对电动汽车整车操作，完成交流充电测试，即搭建与BMS实际使用时完全一致的系统测试BMS的功能；另一种也需要将BMS安装在动力电池包上，由电池包外接车载充电机和交流充电桩组成交流充电系统，然后按照新国标流程完成交流充电测试。车载充电机具有为电动汽车动力电池，安全、自动充满电的能力，与BMS通过CAN网络通信，车载充电机依据BMS提供的数据，能动态调节充电电流或电压参数，执行相应的动作，完成充电过程。第二种方法相比于第一种方法，省去了电动汽车整车，而只采用了车载充电机来发挥同样作用，所以系统搭建成本有所降低，但还是涉及充电桩等设备的购买，系统整体造价还是偏高。另外两种方法都要将BMS安装到动力电池包里，而拆装电池包是非常繁琐的，当然，第一种方法还涉及电池包整体在整车内的拆装，则更加复杂。总之，两种方法测试系统的搭建都相当复杂，耗费大量人力物力。电动汽车交流充电过程为：电动汽车交流充电口外接交流充电桩(插枪插入交流充电口)，交流充电桩通过CP回路电压检测充电桩插枪枪头是否插接良好，确认无问题后闭合高压接触器给车载充电机OBC交流输入供电。OBC上电后，自检无故障后，输出低压辅助电源，BMS和整车控制器VCU激活上电。VCU检测到“充电激活信号”和BMS发出的“交流充电连接”后，吸合“慢充高压继电器”并控制慢充电子锁执行“闭锁逻辑”。BMS通过CP回路电压检测车端枪头是否插接良好并通过检测CC回路阻值识别“电缆的额定容量”，通过检测CP回路的PWM信号确认交流充电桩的最大供电电流，BMS将前两者与OBC发送的“额定输入电流值”进行取小设定为OBC的“最大允许输入电流值”设定车载充电机输入电流，并将充电电压及充电电流信息发送OBC。BMS吸合充电继电器，并通过CAN报文发送“车载充电机控制命令”，OBC收到后启动充电。当BMS检测到电池达到“满充状态”或收到OBC发送的“车载充电机中止充电报文”时，断开充电继电器；VCU检测到BMS断开充电继电器后，断开“慢充高压继电器”并控制慢充电子锁执行“解锁逻辑”。新国标提供了完整的交流充电流程，要求厂家按其流程步骤开发设计交流充电桩和电动汽车，聚焦到BMS的测试，只要确认BMS满足充电新国标要求即可，此时，是否通过动力电池包真实的充电过程来测试BMS并不重要，所以应考虑如何用最小的代价达到BMS测试的目的。显然，上面两种方法都采用了最为粗陋的做法，即将BMS装到电池包里面，甚至将整个电池包再装到电动车里，用充电桩为电池包充电，利用电池包的真实充电过程这种代价非常高的方式来测试BMS。上面两种方法代价太高还反应在，动力电池包的内部组成非常复杂，光螺丝就有几百颗，水带、线排等结构件更甚，而且涉及到高压，新能源汽车的动力电池包，电压高达几百伏，车载交流车载充电机的输入电压(对应交流充电桩的输出)是220V或380V交流电，拆装时需要专业工具，专业人士，多次拆装还可能导致电池包螺丝滑牙，这样对应结构件就报废了，为了测试BMS，结果致使昂贵的电池包报废。总之，现有的BMS测试方法，成本太高。这种方法除前面提到的系统搭建耗费大量人力物力外，还存在居多问题：1.耗时长上面两种方法，都是要等待电池充满，BMS检测到电池充满后，才上传CAN消息“电池充满”，测试系统通过接收该消息对BMS进行验证，所以测试时间大量耗在等待电池充满上，这个过程对于一般交流充电桩而言，需要8小时以上。2.测试问题定位不便测试问题定位需要反复拆装电池包以取出BMS进行整改验证，而拆装电池包过程繁琐，耗时长。3.测试不全面在BMS开发设计时，需要匹配满足新国标要求的所有类型的交流充电桩，如不同线缆容量的交流充电桩，但现有测试方法，由于效率太低，一般只测试一台充电桩，没有进行连接不同线缆容量的充电桩的测试。前面提到，BMS通过检测CC回路阻值识别“电缆的额定容量”。图1表示电动汽车充电时，供电设备(充电桩)与电动汽车的电路连接原理图。如图1所示，充电桩连接电动汽车，实质即是实现供电线路、CC、CP回路以及CAN线路(未画出)的连接。特别说明的是，图中电阻R2和R3、开关S2、二极管D1都属于BMS电路的设计内容，PE表示地线，不用模拟。图2为新国标中车辆接口连接状态及RC、R4的电阻值的对照表截图，表中RC、R4、S3如图1所示。要测试BMS是否满足新国标要求的所有类型的交流充电桩，即是要在测试时，CC回路能模拟从状态C到状态F'的全部状态。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能降低BMS开发测试成本的测试设备。本专利技术通过如下技术方案解决其技术问题：一种模拟交流充电桩、车载充电机与BMS交互实现充电过程测试的设备，该设备由电源模块、控制模块、显示模块、CAN信号收发电路、显示模块连接电路、BMS供电电路、CC信号电路、CP信号电路和CP信号反馈电路以及用于与BMS接头对接的接口构成；所述电源模块为设备内其余各需电模块、电路提供工作电源，所述显示模块通过所述显示模块连接电路与所述控制模块相连，所述控制模块还与所述CAN信号收发电路、BMS供电电路、CC信号电路、CP信号电路分别相连，所述CP信号反馈电路连接所述CP信号电路与所述控制模块，采样所述CP信号电路的输出并反馈给所述控制模块，所述CAN信号收发电路、BMS供电电路、CC信号电路、CP信号电路分别与所述接口中相应的管脚连接，在所述接口与BMS接头对接时，接口中与这些电路连接的管脚刚好与BMS的POWER、CAN、CC、CP管脚连接，所述接口中还包括接地管脚，在所述接口与BMS接头对接时，该接地管脚也刚好与BMS接头的接地管脚连接；在连接BMS并启动测试后，所述设备能模拟电动汽车交流充电过程中交流充电桩和车载充电机与BMS的交互方式，对BMS进行交流充电过程测试。本专利技术针对现有技术中的上述缺点，提供了一种模拟交流充电桩和车载充电机及接口的设备，利用其与BMS交互实现交流充电过程测试，可以模拟车载充电机为BMS供电，可以模拟交流充电桩输出的CC和CP信号，可以模拟车载充电机发出CAN消息和响应收到CAN消息与BMS交互等，具体通过编程所述控制模块执行如下步骤实现：S1)在连接BMS并启动测试后，控制通过BMS供电电路输出12V电压为BMS供电；S2)控制通过C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟交流充电桩、车载充电机与BMS交互实现充电过程测试的设备，其特征在于，该设备由电源模块、控制模块、显示模块、CAN信号收发电路、显示模块连接电路、BMS供电电路、CC信号电路、CP信号电路和CP信号反馈电路以及用于与BMS接头对接的接口构成；所述电源模块为设备内其余各需电模块、电路提供工作电源，所述显示模块通过所述显示模块连接电路与所述控制模块相连，所述控制模块还与所述CAN信号收发电路、BMS供电电路、CC信号电路、CP信号电路分别相连，所述CP信号反馈电路连接所述CP信号电路与所述控制模块，采样所述CP信号电路的输出并反馈给所述控制模块，所述CAN信号收发电路、BMS供电电路、CC信号电路、CP信号电路分别与所述接口中相应的管脚连接，在所述接口与BMS接头对接时，接口中与这些电路连接的管脚刚好与BMS的POWER、CAN、CC、CP管脚连接，所述接口中还包括接地管脚，在所述接口与BMS接头对接时，该接地管脚也刚好与BMS接头的接地管脚连接；在连接BMS并启动测试后，所述设备能模拟电动汽车交流充电过程中交流充电桩和车载充电机与BMS的交互方式，对BMS进行交流充电过程测试。...

【技术特征摘要】
1.一种模拟交流充电桩、车载充电机与BMS交互实现充电过程测试的设备，其特征在于，该设备由电源模块、控制模块、显示模块、CAN信号收发电路、显示模块连接电路、BMS供电电路、CC信号电路、CP信号电路和CP信号反馈电路以及用于与BMS接头对接的接口构成；所述电源模块为设备内其余各需电模块、电路提供工作电源，所述显示模块通过所述显示模块连接电路与所述控制模块相连，所述控制模块还与所述CAN信号收发电路、BMS供电电路、CC信号电路、CP信号电路分别相连，所述CP信号反馈电路连接所述CP信号电路与所述控制模块，采样所述CP信号电路的输出并反馈给所述控制模块，所述CAN信号收发电路、BMS供电电路、CC信号电路、CP信号电路分别与所述接口中相应的管脚连接，在所述接口与BMS接头对接时，接口中与这些电路连接的管脚刚好与BMS的POWER、CAN、CC、CP管脚连接，所述接口中还包括接地管脚，在所述接口与BMS接头对接时，该接地管脚也刚好与BMS接头的接地管脚连接；在连接BMS并启动测试后，所述设备能模拟电动汽车交流充电过程中交流充电桩和车载充电机与BMS的交互方式，对BMS进行交流充电过程测试。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，在连接BMS并启动测试后，所述设备能模拟电动汽车交流充电过程中交流充电桩和车载充电机与BMS的交互方式，对BMS进行交流充电过程测试，具体通过编程所述控制模块执行如下步骤实现：S1)在连接BMS并启动测试后，控制通过BMS供电电路输出12V电压为BMS供电；S2)控制通过CP信号电路输出频率为1KHz、具有一定占空比、幅值为12V的PWM信号，PWM信号的占空比与交流充电桩最大充电电流对应；S3)控制CC信号电路输出的阻值，所述阻值对应于新国标10A、16A、32A、63A四种电缆容量中的一种；S4)控制通过CAN信号收发电路输出CAN消息，该CAN消息用于表示车载充电机额定输入电流值；S5)通过CAN信号收发电路接收CAN消息，该CAN消息用于表示车载充电机输入电流设定值，根据是否收到以及是否对应步骤2)、3)、4)表征的电流值的最小值输出相应的提示信息到所述显示模块；S6)根据CP信号反馈电路采样的CP电压幅值的变化，发送BMS请求充电和开始充电的提示信息到所述显示模块；S7)控制通过CP信号电路输出12V电压，模拟交流充电桩请求停止充电，发送交流充电桩停止充电的提示信息到所述显示模块；S8)根据CP信号反馈电路采样的CP电压幅值的变化，发送BMS响应充电结束的提示信息到所述显示模块。3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述CC信号电路包括电阻矩阵，所述电阻矩阵由多个电阻和一个以上的开关器件连接而成，所述控制模块通过控制所述开关器件的开关，改变所述电阻矩阵的整体阻值，从而使CC信号电路输出不同的阻值，所述不同的阻值对应不同充电电缆容量。4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述电阻矩阵由电阻R1-R7以及开关器件K11、K12、K21、K22、K31、K41、K51、K61构成，R1-R7的阻值依次取为1.8KΩ、1.5KΩ、2.7KΩ、680Ω、3.3KΩ、220Ω、100Ω；R1与K11串联形成串联支路1，R3与K21串联形成串联支路2，R5与K31串联形成串联支路3，串联支路1、2、3以及开关器件K61并联形成并联单元1；K12与R2串联形成串联支路4，K22与R4串联形成串联支路5，K41与R6串联形成串联支路6，K51与R7串联形成串联支路7，串联支路4、5、6、7并联形成并联单元2；并联单元1一端接地，另一端与所述并联单元2的一端连接，而并联单元2的另一端作为CC信号输出端与所述接口的相应管脚连接。5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述控制模块被编程执行如下步骤：模拟10A的充电电缆容量时，所述控制模块控制开关器件K11、K12、K61闭合，K21、K22、K31、...

【专利技术属性】
技术研发人员：张仕彬，魏国华，黄鲲，邓俊泳，
申请(专利权)人：威凯检测技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44