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破解電動汽車和充電樁的通訊協議兼容性問題

 2014年開始,整個電動汽車行業突飛猛進,把沉寂徘徊多年的電動汽車及其配套產業都帶動起來。一時間做電動車的企業如雨后春筍,同時做充電設備的企業也蜂擁而上,但帶來了很多充電CAN總線通訊協議的兼容性問題。雖然2011年在國網電科院主導下制定了GB/T 27930-2011《電動汽車非車載傳導式充電機與電池管理系統之間的通信協議》如圖1所示。但一直沒有功能完善的協議一致性測試儀器與軟件。所以無論電動汽車還是充電樁,都是經過簡單測試后便投入使用。因此經常會出現某車型在某充電樁上充電,通過了充電握手階段,而無法進入充電階段等不兼容的現象。

       圖1 GB/T27930-2011國標
       CANScope分析儀廣州致遠電子股份有限公司研發的一款綜合性的CAN總線開發與測試的專業工具,集海量存儲示波器、網絡分析儀、誤碼率分析儀、協議分析儀及可靠性測試工具于一身,并把各種儀器有機的整合和關聯;重新定義CAN總線的開發測試方法,可對CAN網絡通信正確性、可靠性、合理性進行多角度全方位的評估;幫助用戶快速定位故障節點,解決CAN總線應用的各種問題,是CAN總線開發測試的終極工具。
       CANScope的 “BMS充電機測試軟件”,如圖2所示為致遠電子與國網電科院合作研發的,對被測充電機或者電動汽車電池管理系統(BMS)進行符合GB/T27930協議的一致性測試軟件。

       圖2 CANScopeBMS充電機測試軟件
       此軟件具備以下四種工作模式:
       (1)監控測試模式:
       在此模式下,CANScope作為一臺只聽設備,監控充電雙方的通信,如圖 3所示。

圖3 監控測試模式選擇
       監控測試啟動后,界面中為四個充電過程的流程監控圖,實時閃動目前進行的步驟。如果發生充電過程異常中斷,可以自動提示目前中斷的位置,便于查找問題原因。如圖 4所示。
圖4 監控測試細節
       (2)模擬充電機對BMS仿真測試模式:
       在這個模式下,CANScope模擬充電機,對被測的電動汽車BMS系統進行協議一致性測試,如圖 5所示。
圖5 模擬充電機對BMS仿真測試
       在這個模式下,用戶需要先填入需要模擬的充電機的參數,比如目標地址、源地址、充電機編號、最高/最低輸出電壓、最大輸出電流、電壓/電流輸出值、累計充電時間等等參數。然后勾選要仿真的充電過程,點擊開始即可開始測試。如圖 6所示。
圖6 模擬充電機對BMS仿真測試細節

       本測試是按國標中的通信協議進行分支探測,檢驗被測BMS系統的程序是否充分考慮到各種異常情況,在各種流程分支(包括異常分支)中是否能作出正確的響應。

 比如充電握手階段中,CANScope會發送錯誤的報文,以檢測被測BMS系統對錯誤的報文處理是否正確,是否會導致充電中斷甚至充電機死機等情況。
       (3)模擬BMS對充電機測試模式:
       在這個模式下,CANScope模擬電動汽車BMS系統,對被測的充電機進行協議一致性測試,如圖 5所示。

圖7 模擬BMS對充電機仿真測試
       在這個模式下,用戶需要先填入需要模擬仿真的BMS系統的參數,比如目標地址、源地址、電池類型、整車動力電池額定容量、額定電壓、單體電池最高充電電壓、最高允許充電電流、標稱總能量、最高允許充電總電壓、最高允許充電溫度、電壓需求、電流需求、充電模式等。然后勾選要仿真的充電過程,點擊開始即可開始測試。如圖 8所示。
圖8 模擬BMS對充電機仿真測試細節
       本測試是按國標中的通信協議進行分支探測,檢驗被測充電機的程序是否充分考慮到各種異常情況,在各種流程分支(包括異常分支)中是否能作出正確的響應。
       比如充電握手階段中,CANScope會發送錯誤的報文,以檢測被測充電機對錯誤的報文處理是否正確,是否會導致充電中斷甚至充電機死機等情況。
       (4)物理鏈路層可靠性測試:
       在和國網電科院的測試認證過程中,我們發現由于充電過程中伴隨有強電磁場的干擾,對CAN總線通信的物理層有很大的影響,有被測設備因為沒有具備良好的電磁兼容能力,而導致充電中斷的現象。所以本測試認證加入了對物理鏈路層的可靠性測試,如圖 9所示。
圖9 物理鏈路層可靠性測試細節
       本測試是按照ISO11898-1/2的標準,對CAN通訊的物理鏈路層進行標準化測試,以檢驗被測設備的信號完整性、抗干擾能力等可靠性指標。
       比如總線短路測試,CANScope可以模擬短路20ms(可自定義),然后檢測被測設備能否在100ms內恢復,以此驗證被測設備是否有錯誤處理恢復機制。
       綜上所示。本測試軟件是一款適用于電動汽車電池管理系統或非車載充電機(充電樁)的研發、測試、認證的協議一致性與可靠性測試軟件。有助于用戶快速開發出符合國標的產品,有助于排查現場充電中斷的真正原因。
圖10 CANScope總線綜合分析儀

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