CN108646105B - 一种bms交流充电过程模拟测试设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种BMS交流充电过程模拟测试设备，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。

Description

一种BMS交流充电过程模拟测试设备

技术领域

本发明基于交流充电国标GB/T 18487.1-2015(下文简称新国标)，提供一种BMS交流充电过程模拟测试设备。

背景技术

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，有必要发明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(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM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。

发明内容

本发明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。

本发明通过如下技术方案解决其技术问题：一种BMS交流充电过程模拟测试设备，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。

本发明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。

针对现有BMS交流充电控制的测试系统只能输出对应一种电缆容量的阻值，本发明改进如下：

所述CC信号电路包括电阻矩阵，所述电阻矩阵由多个电阻(两个以上)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。

作为所述电阻矩阵的推荐实施方式：

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。

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、K41、K51断开；

模拟16A的充电电缆容量时，所述控制模块控制开关器件K21、K22、K61闭合，K11、K12、K31、K41、K51断开；

模拟32A的充电电缆容量时，所述控制模块控制开关器件K31、K41、K61闭合，K11、K12、K21、K22、K51断开；

模拟63A的充电电缆容量时，所述控制模块控制开关器件K31、K51、K61闭合，K11、K12、K21、K22、K41断开。

模拟不同充电电缆容量时，各开关器件的开、合状态控制参见表1。

基于上述电阻矩阵，利用本发明对BMS进行测试时，可检测BMS对新国标中全部充电电缆容量的识别情况(新国标中只包括了10A、16A、32A、63A这四种充电电缆容量)。为了简化测试流程和节省测试时间，本发明控制模块被编程将整个交流充电过程测试分成了充电电缆容量模拟测试和充电流程模拟测试两个阶段。

在充电电缆容量模拟测试时，所述控制模块被编程以执行如下步骤：

S101)控制通过BMS供电电路输出12V电压为BMS供电；

S102)模拟充电电缆容量IA，IA表示10A、16A、32A、63A中的一种；

S103)控制CP信号电路输出的PWM信号的占空比，要求其对应的交流充电桩最大充电电流不小于IA；

S104)控制CAN信号收发电路输出CAN消息，要求其对应的车载充电机额定输入电流值不小于IA；

S105)定时n1S；

S106)根据是否在设定时间(n1S)内收到车载充电机输入电流设定值为IA的CAN消息，判断BMS是否成功识别充电电缆容量，收到，则发送充电电缆容量识别成功的提示信息到所述显示模块，未收到，则发送充电电缆容量识别失败的提示信息到所述显示模块；

S107)控制BMS供电电路停止为BMS供电；

S108)IA取10A、16A、32A、63A中的另一个值，重复步骤S101)-S107)，直到IA取完这四个电流值。

该步骤中，对CP信号电路输出的PWM信号的占空比的要求，及对CAN信号收发电路输出CAN消息的要求，用于确保控制模块收到的BMS返回的CAN消息中，对车载充电机输入电流设定值的设定为IA，从而直观的反应的BMS是否成功识别充电电缆容量。

推荐步骤2)中交流充电桩最大充电电流和车载充电机额定输入电流值都设定为63A，如此无论IA如何取值，设定的交流充电桩最大充电电流和车载充电机额定输入电流值都可以保持不变。

所述控制模块能输出占空比0～100％可调的PWM信号，在占空比设定为100％时，通过CP信号电路输出12V电压。本发明直接通过将PWM信号占空比设置为100％输出12V电压，在此节省了一个开关器件。

在另一个阶段，即在充电流程模拟测试中，所述控制模块被编程依次执行如下步骤：

S201)控制通过BMS供电电路输出12V电压为BMS供电；

S202)控制CP信号电路输出的PWM信号的占空比为100％；

S203)分两步模拟iA的充电电缆容量，iA表示10A、16A、32A、63A中的一种，第一步，闭合模拟iA的充电电缆容量时所需闭合的除K61之外的开关器件；如模拟63A的充电电缆容量时，所需闭合的开关器件包括K31、K51、K61，在此先仅闭合K31、K51；

S204)CP电压幅值检测：根据CP信号反馈电路采样的CP电压幅值的变化，判断充电电缆是否连接，CP电压幅值变化，输出充电电缆确认连接的提示信息到所述显示模块，CP电压幅值不变，发送充电电缆连接异常的提示信息到所述显示模块，测试结束；

S205)闭合K61，完成模拟iA的充电电缆容量的第二步；

S206)设定CP信号电路输出的PWM信号的占空比，从而设定交流充电桩最大充电电流；

S207)控制CAN信号收发电路输出CAN消息，从而设定车载充电机额定输入电流值；S208)延时n2秒；

S209)根据CP信号反馈电路采样的CP电压幅值的变化，判断BMS中S2是否闭合，CP电压幅值变化，表明S2闭合，输出BMS请求充电和开始充电的提示信息到所述显示模块，未变化，表明S2闭合失败，输出BMS电缆识别异常的提示信息到所述现实模块，测试结束；

S210)控制CP信号电路输出的PWM信号的占空比为100％；

S211)延时n3秒；

S212)输出交流充电桩停止充电的提示信息到所述显示模块；

S213)根据CP信号反馈电路采样的CP电压幅值的变化，判断BMS中S2是否断开，CP电压幅值变化，表明S2断开，发送BMS响应充电结束的提示信息到所述显示模块，测试结束，未变化，发送BMS响应停止充电失败的提示信息到所述显示模块，测试结束。

上述n1、n2、n3推荐的取值为2。

本发明充电流程模拟测试的步骤设计，很好的匹配了图3所示的新国标中的控制时序图，使得模拟测试更加充分。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1)本发明直接由一台设备实现对BMS的测试，不需要购买交流充电桩、车载充电机、电池包等，系统造价低，省去了繁琐的电池包拆装等工作，测试系统搭建简单，省时省力，而且不需要电池包，也就避免了损坏电池包的风险，总之，利用本发明设备进行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；

2)利用本发明设备测试BMS，只需连接本发明设备与BMS，在测试时如有异常，可直接判断为BMS原因，对BMS进行分析和测量，测试问题定位方便，不需要反复拆装电池包以取出BMS进行整改验证，过程简单，耗时短，降低了整改成本；

3)本发明设备不包括电池包，在进入充电流程后，设备直接上传交流充电桩请求停止充电的CP信号(CP信号电路输出12V)，快速结束充电过程，

从而继续后续测试，通过这种方式，数分钟就可以完成整个测试过程，相比于现有技术中，需要等待电池充满电，耗时8小时以上的测试流程来说，本发明可大大减少BMS测试的耗时；

4)本发明设备能够模拟不同充电电缆容量(10A、16A、32A和63A)，使得测试更加全面；

5)本发明充电流程模拟测试的步骤设计，很好的匹配了图3所示的新国标中的控制时序图，使得模拟测试更加充分。

附图说明

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(新国标控制导引原理图)；

图2为新国标中车辆接口连接状态及RC的电阻值的对照表截图；

图3为新国标控制时序图；

图4为本发明较佳实施例中的设备在接口与BMS接头对接时，与BMS的电路连接关系示意图；

图5为本发明较佳实施例中的设备的电路框图；

图6为电阻矩阵的电路原理图；

图7为充电电缆容量模拟测试流程总图；

图8为充电电缆容量10A识别测试流程图；

图9为充电电缆容量16A识别测试流程图；

图10为充电电缆容量32A识别测试流程图；

图11为充电电缆容量63A识别测试流程图；

图12为交流充电模拟测试流程图。

具体实施方式

图4为本实施例BMS交流充电过程模拟测试设备(下文简称本实施例设备,即图4中的模拟设备)，在接口与BMS接头对接时，与BMS的电路连接关系示意图。本实施例中采用PC作为显示模块，本实施例设备通过其UART端与PC连接。将本实施例设备接口与BMS接头对接后，即是实现了图4中模拟设备与BMS之间的对接关系。图4中模拟设备的PWR_CTRL、CAN、CC、CP表示接口中分别与BMS供电电路、CAN信号收发电路、CC信号电路、CP信号电路相连的管脚，BMS的POWER、CAN、CC、CP则分别表示BMS接头中的电源输入管脚、CAN通信管脚、CC信号管脚和CP信号管脚。

图5为本实施例设备的电路框图。如图所示，本实施例设备包括电源模块(未画出)、控制模块1、PC(未画出)、CAN信号收发电路2、显示模块连接电路3、BMS供电电路4、CC信号电路5、CP信号电路6和CP信号反馈电路7。电源模块为设备内其余各模块或电路中的有源器件提供工作电源，显示模块连接电路3采用RS232总线，控制模块1采用MCU，PC通过RS232总线与MCU的UART管脚连接。MCU通过其CAN管脚与CAN信号收发电路2连接，MCU通过管脚GPIO_7与BMS供电电路4连接。BMS供电电路4主要由PMOS管构成，MCU控制PMOS导通时，即输出12V电压，从而为BMS供电。CC信号电路由6个NMOS管和1个电阻矩阵构成，5个NMOS管并联在电阻矩阵与MCU之间，分别与MCU的管脚GPIO_1-6连接。CP信号电路5主要由高端驱动和一个1K的电阻构成，与MCU的PWM管脚连接。CP信号反馈电路7由电压跟随器和分压电阻构成，用于采样CP信号电路6的输出并反馈给MCU的AD管脚。

本实施例能实现的功能及具体实现方式介绍如下：

交流充电桩通过CC、CP信号与BMS交互，本实施例设备能模拟交流充电桩输出CC、CP信号与BMS交互。

1)CC信号模拟

BMS根据CC信号即CC信号电路输出的阻值识别充电电缆容量，在新国标里，该阻值与充电电缆容量存在对应关系，如图2所示。本实施例通过MCU控制继电器，使电阻矩阵输出不同的阻值，从而模拟不同充电电缆容量。

图6为电阻矩阵的内部电路原理图。图5中MCU通过管脚GPIO_1-6分别控制6个增强型N沟道MOS管的状态，在NMOS导通时，继电器G1-G6输入回路导通(继电器线圈与三极管主电流回路串联)，其输出回路的触点K11-K61闭合。其中，K11与K12为一个继电器的两个触点，K21与K22类同，同一继电器的触点状态同步改变。

下面为电缆容量规格真值表，用于表示触点K11-K61状态与其对应的电缆容量的对应关系。

表1电缆容量规格真值表

图6中电阻矩阵在表1中状态1-4时，其阻值刚好与图2中相应充电电缆容量对应的阻值相等。

2)CP信号模拟

交流充电机输出的CP信号即通过其PWM端输出的PWM信号或通过其高电平端输出12V电压信号，如图1所示。本实施例通过占空比0-100％可调的PWM信号模拟交流充电桩的CP信号，以占空比100％的PWM信号模拟图1中S1打到高点平端的情况。BMS通过检测PWM信号的占空比，确认交流充电桩最大充电电流，和确认交流充电桩请求停止充电。

图5中MCU型号MC9S08DZ60，其能输出频率为1KHz,占空比0～100％可调的PWM信号，经过高端驱动型号为LTC7000的IC提高PWM信号的驱动能力和幅值后，将PWM信号幅值调整为12V，然后再串接1K电阻(模拟图1中的电阻R1)后作为CP信号电路的输出。同时CP信号电路的输出经过CP信号反馈电路7的电压跟随器，再经过分压电阻后接到微处理器的AD管脚，进行AD转换和PWM信号幅值采样，以便根据采样的幅值变化情况，识别BMS内S2的状态，如图1所示。上述电压跟随器用于增强输入阻抗，避免电阻直接分压导致拉低CP信号幅值的问题。

表2为本实施例设备频率和占空比误差与新国标相应误差标准的对比表，可见，本实施例设备满足交流充电新国标中的频率和占空比精度要求。

表2频率和占空比误差对比表

3)车载充电机模拟

车载充电机与BMS通过CAN消息进行交互，车载充电机发送额定输入电流值CAN消息给BMS,BMS在充电电缆容量，交流充电桩最大充电电流和车载充电机额定输入电流值三者之间取小，然后发送车载充电机输入电流设定值CAN消息给车载充电机。本实施例设备能模拟车载充电机与BMS进行CAN消息交互。

4)交流充电测试过程模拟

交流充电测试过程分为充电电缆容量模拟测试和充电流程模拟测试。

本实施例设备充电电缆容量模拟测试总流程图如图7所示。测试开始时，MCU通过控制电阻矩阵依次模拟10A、16A、32A和63A这四种不同的充电电缆容量(图7中测试顺序只是本实施例设备的一种选择，测试顺序不受限制)，考察BMS是否能被唤醒并正确识别出电缆容量，结果具体根据BMS的反馈信号判断，过程详见图8-10。

(4-1)电缆容量识别测试

下面以图8为例，对本发明电缆容量识别测试的过程进行讲解，图9-10所示的过程可参考如下讲解。需要指出的是，图8-10中，将交流充电桩最大充电电流和车载充电机额定输入电流直接设置成了63A，该取值只是为了方便在四个充电电缆容量的识别测试过程中可以保持它们的取值不变。实际上，对它们的取值可不作限制，但它们的取值大于或等于充电电缆容量，利于更直观的反应BMS对充电电缆容量的识别情况。

图8为本实施例设备10A的充电电缆容量识别测试的流程图，其控制模块被编程以执行如下步骤：

S101：控制通过BMS供电电路输出12V电压为BMS供电；即MCU控制PMOS导通输出12V电压给BMS上电(参考图5)，模拟交流充电桩通过车载充电机给BMS上电；

S102：闭合继电器K11、K12和K61，此时，电阻矩阵模拟10A的充电电缆容量，此时CC信号电路对外输出的阻值为1.5KΩ，刚好对应图2中的状态C；

S103:控制CP信号电路输出的PWM信号的占空比为89.2％；按照新国标中的计算公式，PWM信号占空比为89.2％时，对应的交流充电桩最大充电电流为63A；

S104:控制通过CAN信号收发电路发送车载充电机额定输入电流为63A的CAN消息；

S105：定时2S，即设定等待接收BMS反馈信号的时限为2S；

S106：根据是否在设定时间内收到BMS发送的设定车载充电机输入电流为10A的CAN消息，判断BMS是否成功识别充电电缆容量，收到则通过UART接口反馈给PC，PC界面显示“充电电流容量10A识别成功”，如果2S内没有收到，则通过UART接口反馈给PC，PC界面显示“充电电流容量10A识别失败”，

S107：然后控制BMS下电，即控制图5中PMOS截止，完成测试。

(4-2)充电流程模拟测试

充电流程模拟测试的流程如图12所示，所有通过UART反馈给PC的信息，都通过PC界面显示出来。

在充电流程模拟测试时，控制模块被编程以执行如下步骤：

S201：控制通过BMS供电电路输出12V电压为BMS供电；

S202：控制CP信号电路输出的PWM信号的占空比为100％，模拟交流充电新国标中的S1开关切换到12V上，如图1所示；

S203：闭合继电器K11和K12；

S204：CP电压幅值检测：根据CP信号反馈电路采样的CP电压幅值的变化，即是否由12V变为9V，判断充电电缆是否连接，变为9V，则输出充电电缆确认连接的提示信息到所述显示模块，若CP电压幅值还为12V，发送充电电缆连接异常的提示信息到所述显示模块，测试结束；CP信号电路输出电压幅值为12V,若正常连接BMS的CP管脚，如图1所示，因为有电阻R3对地分压，检测到的CP信号幅值将为9V；

S205：闭合继电器K61；

S206：设定CP信号电路输出的PWM信号的占空比为20％，模拟新标准中的S1打到PWM档，并且按照新国标中的计算公式，模拟充电桩最大充电电流12A；

S207：发送车载充电机额定输入电流为63A的CAN消息给BMS

S208：延时2S；

S209：根据CP信号反馈电路采样的CP电压幅值的变化，即是否由9V变成6V，判断BMS中S2是否闭合，变成6V，表明S2闭合，输出BMS请求充电和开始充电的提示信息到所述显示模块；未变化，还是9V，表明S2闭合失败，输出BMS电缆识别异常的提示信息到所述现实模块，测试结束；BMS收到三个电流值后，下一步会吸合其内S2，如图1所示，若S2合上，CP信号反馈电路采样点电压会进一步降低，将变成6V；

S210)控制CP信号电路输出的PWM信号的占空比为100％，模拟新标准中将S1打到12V，如图1所示，示意充电桩停止充电；

S211)延时2S；

S212)输出交流充电桩停止充电的提示信息到所述显示模块；

S213)根据CP信号反馈电路采样的CP电压幅值的变化，即根据是由6V变成9V，判断BMS中S2是否断开，CP电压幅值变化，表明S2断开，发送BMS响应充电结束的提示信息到所述显示模块，测试结束，未变化，发送BMS响应停止充电失败的提示信息到所述显示模块，测试结束。BMS收到充电桩停止充电信号后，会断开S2，此时电压幅值应该恢复成9V。

需要说明的是，充电流程模拟测试的目的只是测试BMS对充电流程的控制是否有误，所以可随意选择一种充电电缆容量、交流充电桩最大充电电流和车载充电机额定输入电流，可不受图12中选择的限制。

本发明充电流程模拟测试的步骤严格匹配了图3中所示的新国标控制时序图，使得模拟测试更加充分。

Claims (9)

1.一种BMS交流充电过程模拟测试设备，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；

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S2)、S3)、S4)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。

2.根据权利要求1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。

3.根据权利要求2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。

4.根据权利要求3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、K41、K51断开；

模拟16A的充电电缆容量时，所述控制模块控制开关器件K21、K22、K61闭合，K11、K12、K31、K41、K51断开；

模拟32A的充电电缆容量时，所述控制模块控制开关器件K31、K41、K61闭合，K11、K12、K21、K22、K51断开；

模拟63A的充电电缆容量时，所述控制模块控制开关器件K31、K51、K61闭合，K11、K12、K21、K22、K41断开。

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将整个交流充电过程测试分成了充电电缆容量模拟测试和充电流程模拟测试两个阶段；

在充电电缆容量模拟测试时，所述控制模块被编程以执行如下步骤：

S101)控制通过BMS供电电路输出12V电压为BMS供电；

S102)模拟充电电缆容量IA，IA表示10A、16A、32A、63A中的一种；

S103)控制CP信号电路输出的PWM信号的占空比，要求其对应的交流充电桩最大充电电流不小于IA；

S104)控制CAN信号收发电路输出CAN消息，要求其对应的车载充电机额定输入电流值不小于IA；

S105)定时n1S；

S106)根据是否在设定时间内收到车载充电机输入电流设定值为IA的CAN消息，判断BMS是否成功识别充电电缆容量，收到，则发送充电电缆容量识别成功的提示信息到所述显示模块，未收到，则发送充电电缆容量识别失败的提示信息到所述显示模块；

S107)控制BMS供电电路停止为BMS供电；

S108)IA取10A、16A、32A、63A中的另一个值，重复步骤S101)-S107)，直到IA取完这四个电流值。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，步骤2)中交流充电桩最大充电电流和车载充电机额定输入电流值都设定为63A。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述控制模块能输出占空比0～100％可调的PWM信号，在占空比设定为100％时，通过CP信号电路输出12V电压。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，在充电流程模拟测试中，所述控制模块被编程依次执行如下步骤：

S201)控制通过BMS供电电路输出12V电压为BMS供电；

S202)控制CP信号电路输出的PWM信号的占空比为100％；

S203)分两步模拟iA的充电电缆容量，iA表示10A、16A、32A、63A中的一种，第一步，闭合模拟iA的充电电缆容量时所需闭合的除K61之外的开关器件；如模拟63A的充电电缆容量时，所需闭合的开关器件包括K31、K51、K61，在此先仅闭合K31、K51；

S204)CP电压幅值检测：根据CP信号反馈电路采样的CP电压幅值的变化，判断充电电缆是否连接，CP电压幅值变化，输出充电电缆确认连接的提示信息到所述显示模块，CP电压幅值不变，发送充电电缆连接异常的提示信息到所述显示模块，测试结束；

S205)闭合K61，完成模拟iA的充电电缆容量的第二步；

S206)设定CP信号电路输出的PWM信号的占空比，从而设定交流充电桩最大充电电流；

S207)控制CAN信号收发电路输出CAN消息，从而设定车载充电机额定输入电流值；

S208)延时n2秒；

S209)根据CP信号反馈电路采样的CP电压幅值的变化，判断BMS中S2是否闭合，CP电压幅值变化，表明S2闭合，输出BMS请求充电和开始充电的提示信息到所述显示模块，未变化，表明S2闭合失败，输出BMS电缆识别异常的提示信息到所述显示模块，测试结束；

S210)控制CP信号电路输出的PWM信号的占空比为100％；

S211)延时n3秒；

S212)输出交流充电桩停止充电的提示信息到所述显示模块；

S213)根据CP信号反馈电路采样的CP电压幅值的变化，判断BMS中S2是否断开，CP电压幅值变化，表明S2断开，发送BMS响应充电结束的提示信息到所述显示模块，测试结束，未变化，发送BMS响应停止充电失败的提示信息到所述显示模块，测试结束。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，上述n1、n2、n3取值为2。

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