一、车载充电机功能

车载充电机（On-Board Charger，OBC）是新能源汽车的重要配套设备，固定安装于车内，用于将公共电网交流电转换为符合车载储能装置需求的直流电，并为储能装置充电。此外，在充电过程中，宜由车载充电机为电池管理系统(BMS)、充电接触器、仪表盘、冷却系统等提供低压用电电源[1]。

 

车载充电机主要由交流输入接口、功率单元、控制单元、直流输出接口等部分组成，其连接示意图如下图所示。

 

 

 

随着电动汽车的普及，其高压动力电池包除了为车辆提供常规行驶所需的电力，还能作为分布式储能节点，在需要时将电能回馈电网，或为各类用电设备提供灵活可靠的电力支持，同时满足家庭储能和电网调峰等需求。因此，车载充电机不仅要具备充电功能，还需支持V2X技术。

 

V2X是电动汽车双向充电技术的统称，包括V2L（车对负载）、V2V（车对车）、V2G（车对电网）、V2H（车对家庭）、V2F（车对工厂）和V2B（车对建筑）等。由于不同应用场景对控制逻辑和功能的要求各异，车载充电机的设计复杂度大幅提升，相应的测试难度也随之激增。

 

 

 

二、车载充电机的测试需求

现行国标《GBT 18487.1-2023 电动汽车传导充电系统》的第一部分（通用要求）内容增加至157页，相对2015版45页的内容，增加的测试项目如下[2]。

 

1、交流充电控制导引电路：CC/CP信号，机械锁，电子锁等；

 

 

 

2、增加GBT 20234.3和GBT 20234.4规定的直流充电控制导引电路：CC1/CC2，绝缘检查，开关信号等；

 

 

 

3、增加V2G放电控制导引电路，V2X放电控制导引电路等。

 

 

 

车载充电机的其他测试项目还包括：

1. 交流输入测试：过压、欠压、频率扰动、相位偏差等；
2. 直流输出测试：限压特性、限流特性、功率特性、电压误差、电流误差、输出抛载等；
3. 充电保护功能测试：交流输入过压、欠压、缺相测试，直流输出过压、欠压测试，输出短路及过温保护测试等；
4. 逆变放电功能测试：交流输出电压精度、频率、负载动态响应测试，交流输出直流分量、带非阻性负载能力、过载能力测试，以及逆变保护功能测试；
5. 故障注入测试：对地短路、对电源短路、对信号短路和断路等。

 

 

 

三、功率级自动化测试方案

本测试方案采用四层架构设计（如下图所示），包含实物设备层、设备管理层、试验管理层和测试管理层。

 

 

 

注：此方案也适用于充电桩、并网逆变器、储能变流器等设备的功率级自动化测试！

 

3.1 实物设备层

 

 

本层集成了所有物理测试设备，通过标准化通信协议与设备管理层系统互联，构建真实的车载充电机（OBC）工作环境。核心测试设备包括：

01 输入端

• GBT 18487.1交流/直流充放导引电路；
• 交流源载一体机：提供交流电压源和交流负载；

02 输出端

• 回馈式低压电源和电子负载：模拟低压蓄电池和低压负载；
• 回馈式高压电源和电子负载：模拟高压电池包和高压负载；
• XCU模拟：电动汽车其他相关控制器的仿真；
• CAN通讯接口：完成车辆总线通信测试；
• 通用IO系统：提供数字量（DIO）、模拟量（AIO）及温度信号接口；
• 故障注入单元：支持短路、断路、信号偏移等故障模拟测试；

03 外围设备

• 功率分析仪：测量车载充电机的功率和效率；
• 示波器：测量瞬态电流和电压的波形；
• 环境箱：车载充电机的高低温，湿度等环境模拟；
• 水冷机：完成车载充电机的冷却。

 

3.2 设备管理层

设备管理层，采用三级驱动架构，从下到上依次为：设备的底层驱动、通信协议和协议描述文件。系统支持的硬件接口驱动、协议类型以及协议描述文件的类型如下图所示。

 

 

 

用户可通过“驱动选择→参数配置→描述文件加载”的三步流程，自动生成设备变量映射表，实现硬件资源的统一调度。

 

 

3.3 试验管理层

在该层级中，用户需依据项目测试需求，使用试验管理软件（PolarControl）提供的标准化控件库，在画布窗口完成上位机系统的界面搭建，再将变量列表中的信号参数与对应控件建立绑定关系，即可实现手动测试。相关操作如下图所示。

 

 

 

 

 

PolarControl具备信号编辑器功能，不仅支持用户自定义信号，还可以将现场采集的数据注入系统，进行更灵活的测试验证。相关操作如下图所示。

 

 

 

此外，PolarControl还提供数据记录和回放（支持MF4，MAT，CSV格式）和波形记录的功能（如下图所示）以及XCP标定和UDS诊断的功能。

 

 

 

 

3.4 测试管理层

测试管理层通过自动化测试软件PolarTest，实现测试序列的编写及自动化执行等核心功能。软件目前提供的三种测试序列开发方式如下：

 

● 基于EXCEL文件的开发方式

 

 

 

● 基于图形化拖拽模块的开发方式

 

 

 

● 基于Python脚本的开发方式

 

 

 

此外，如下图所示，在测试序列自动化执行完成后，可自动生成测试报告。

 

 

 

 

3.5 方案优势

 

 

 

 

 

——参考文献——

[1] QCT895-2011电动汽车用传导式车载充电机；

[2] GBT 18487.1-2023 电动汽车传导充电系统 第1部分：通用要求。

 

 

 

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