CN116170356A - 用于电动车辆充电的通信合规测试方法及系统 - Google Patents

用于电动车辆充电的通信合规测试方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于电动车辆充电的通信合规测试方法及系统，该系统包括一充电终端和上位机，充电终端上设置有输入接口和输出接口；充电终端内还设置有与输入接口和输出接口之间的通信线电性连接的数据收发通道；该测试方法包括：通过输入接口，将充电终端与充电桩电性连接，通过输出接口，将充电终端与待充电车辆电性连接；通过上位机接收数据收发通道中发送的通信报文；分析充电流程的各个阶段的通信报文是否符合标准流程，以及通信报文的格式和类型是否合规；本发明上述技术方案，仅仅依赖充电终端中的数据收发通道发送的通信报文即可对通信是否合规进行测试，从而有效减少了测试过程中接触高压的安全风险，进而降低了采集和测试设备的成本。

Description

用于电动车辆充电的通信合规测试方法及系统
技术领域
本发明涉及电动车充电过程中通信合规检测技术领域，尤其涉及一种用于电动车辆充电的通信合规测试方法及系统。
背景技术
随着新能源产业的发展，电动汽车迎来了巨大发展。电动汽车的快速增长也促进了充电桩产业的扩张，电动汽车充电成为愈发常见的场景。电动车充电是一个较为复杂的过程，为了规范化电动汽车充电过程，国家出台了相应的技术标准。其中，《GB/T 27930-2015电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议》规定了电动汽车与充电桩之间的通信协议。
尽管国家出台了相关的技术标准，企业在研发产品时是否满足了相应的标准要求需要进行测试评估。然而，目前对采用充电桩进行充电的测评，一般需要采集高压电力参数，这就增加了接触高压的安全风险，因此，需要额外配置较为完备的安全措施，从而使得信号采集和测试设备的成本比较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种无需采集高压电力参数进行充电过程的通信合规测试的用于电动车辆充电的通信合规测试方法及系统。
为了实现上述目的，本发明公开了一种用于电动车辆充电的通信合规测试方法，其包括：
提供一充电终端，所述充电终端上设置有输入接口和输出接口，所述输入接口和所述输出接口电性连接；所述充电终端内还设置有与所述输入接口和所述输出接口之间的通信线电性连接的数据收发通道，所述数据收发通道具有总线结构；所述测试方法包括：
通过所述输入接口，将所述充电终端与充电桩电性连接，通过所述输出接口，将所述充电终端与待充电车辆电性连接；
通过上位机接收所述数据收发通道中发送的通信报文，或通过所述上位机将测试数据发送至所述数据收发通道；
分析充电流程的各个阶段的所述通信报文是否符合标准流程，以及所述通信报文的格式和类型是否合规。
较佳地，所述充电终端内还设置有与所述数据收发通道连接的总线收发器。
较佳地，所述充电终端内还设置有与所述数据收发通道连接的无线通信模块。
较佳地，分析充电流程的各个阶段的所述通信报文是否符合标准流程的方法包括：
基于充电桩用通信协议构建有限状态机模型，并在该有限状态机模型中生成标准状态转换图；
当获取到充电过程的任一阶段的通信报文后，通过所述有限状态机模型生成当前阶段的实时状态转换图；
将所述实时状态转换图与所述标准状态转换图比对，以获得当前状态检测结果。
本发明还公开一种用于电动车辆充电的通信合规测试系统，其包括一充电终端和上位机；所述充电终端上设置有输入接口和输出接口，所述输入接口和所述输出接口电性连接，所述输入接口用于与充电桩连接，所述输出接口用于与待充电车辆连接；所述充电终端内还设置有与所述输入接口和所述输出接口之间的通信线电性连接的数据收发通道，所述数据收发通道具有总线结构；所述上位机包括通讯模块和分析处理模块，所述通讯模块用于与所述数据收发通道通讯连接，以接收所述数据收发通道中发送的通信报文，或将测试数据发送至所述数据收发通道；所述分析处理模块，用于分析充电流程的各个阶段的所述通信报文是否符合标准流程，以及所述通信报文的格式和类型是否合规。
较佳地，所述充电终端内还设置有与所述数据收发通道连接的总线收发器。
较佳地，所述充电终端内还设置有与所述数据收发通道连接的无线通信模块。
较佳地，所述上位机中还设置有基于充电桩用通信协议构建的有限状态机模型，并在该有限状态机模型中生成标准状态转换图；
当所述上位机获取到充电过程的任一阶段的通信报文后，通过所述有限状态机模型生成当前阶段的实时状态转换图；
所述上位机还将所述实时状态转换图与所述标准状态转换图比对，以获得当前状态检测结果。
本发明还公开一种用于电动车辆充电的通信合规测试系统，其包括：
一个或多个处理器；
存储器；
以及一个或多个程序，其中一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述程序包括用于执行如上所述的用于电动车辆充电的通信合规测试方法的指令。
本发明还公开一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行以完成如上所述的用于电动车辆充电的通信合规测试方法。
与现有技术相比，本发明上述技术方案，在无需采集高压电力参数的前提下，仅仅依赖充电终端中的数据收发通道发送的通信报文即可对通信是否合规进行测试，从而有效减少了测试过程中接触高压的安全风险，进而降低了采集和测试设备的成本；另外，由于充电终端为外置设备，因此，在不打开充电桩柜体或车辆维护接口的情况下，在充电的同时即可进行通信合规测试，使用方便。
附图说明
图1为本发明实施例中通信合规测试系统原理结构图。
图2为本发明实施例中充电接口的端子结构图。
图3为本发明实施例中标准充电流程图。
图4为本发明实施例中对充电流程各个阶段的合规检测流程图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
本实施例公开了一种通信合规测试系统，以用于电动车辆充电过程中的通信合规检测。首先需要说明的是，本实施例中通过充电桩为电动车辆提供充电电源，充电桩和电动车辆上的充电接口符合标准接口类型，如图2，充电接口上具有九个接口端子，分别为：
DC+、DC-：直流电源正、直流电源负，用于连接充电桩内的直流电源和电动车辆上的电池正极和负极；
PE：接地；
S+、S-：分别为充电通信连接端，连接充电桩与电动汽车的通信线；
CC1、CC2：为充电连接确认信号传输端；
A+、A-：为低压辅助电源正极和负极，连接充电桩为电动车辆提供的低压辅助电源。
基于此，如图1，本实施例中的测试系统包括一充电终端1和上位机4，该充电终端1和上位机4独立于充电桩2和待充电车辆3。充电终端1上设置有用作充电接口的输入接口IN和输出接口OUT。输入接口IN和输出接口OUT电性连接，输入接口IN用于与充电桩2连接，输出接口OUT用于与待充电车辆3连接。充电终端1内还设置有与输入接口IN和输出接口OUT之间的通信线电性连接的数据收发通道，也即该数据收发通道与充电桩2和待充电车辆3的充电接口的S+、S-连接，数据收发通道具有总线结构，在本实施例中，数据收发通道具有CAN总线结构。上位机4包括通讯模块和分析处理模块，通讯模块用于与数据收发通道通讯连接，以接收数据收发通道中发送的通信报文，或将测试数据发送至数据收发通道。分析处理模块，用于分析充电流程的各个阶段的通信报文是否符合标准流程，以及通信报文的格式和类型是否合规。
采用上述结构的测试系统进行充电通信合规测试的测试方法包括：
S1:通过输入接口IN，将充电终端1与充电桩2电性连接，通过输出接口OUT，将充电终端1与待充电车辆3电性连接，也即，通过充电终端1，实施充电桩2与待充电车辆3之间的充电连接。具体地，将充电桩2上的充电枪插入充电终端1的输入接口IN，并在充电终端1的输出接口OUT连接充电插头，将该充电插头插入待充电车辆3的充电接口上。
S2:通过上位机4接收数据收发通道中发送的通信报文，或通过上位机4将测试数据发送至数据收发通道。
S3:分析充电流程的各个阶段的通信报文是否符合标准流程，以及通信报文的格式和类型是否合规，从而完成对当前充电过程的通信合规测试。
上述测试系统，基于充电终端1从充电桩2的通信链路中提取通信报文进行协议合规判断。具体地，其是通过采集数据收发通道上的总线数据，并依据标准通信流程进行匹配性判断。如图3，电动车辆充电流程总体包括：物理连接完成、低压辅助上电、充电握手阶段、充电参数配置阶段、充电阶段以及充电结束阶段。通信合规测试的核心在于，通过分析充电过程中通信报文，判断充电通信是否按照图3所示的标准流程。
进一步地，充电终端1内还设置有与数据收发通道连接的总线收发器11，也即充电终端1通过总线收发器11与上位机4通讯。另外，充电终端1内还可设置与数据收发通道连接的无线通信模块10，也即，充电终端1通过无线通信模块10(如4G模块、5G模块、WIFI模块等)与上位机4通讯。
进一步地，上位机4中还设置有基于充电桩用通信协议构建的有限状态机模型，并在该有限状态机模型中生成标准状态转换图。基于此，分析充电流程的各个阶段的通信报文是否符合标准流程的方法包括：
当上位机4获取到充电过程的任一阶段的通信报文后，通过有限状态机模型生成当前阶段的实时状态转换图；
将实时状态转换图与标准状态转换图比对，并对通信报文的格式进行检测，以获得当前状态检测结果。
本实施例中，有限状态机模型将各个阶段(状态)的转化迁移表示出来。在有限状态机模型中，所有状态、状态迁移条件以及输入输出集合都是确定的，因此使用有限状态机模型对充电桩通信协议进行描述能够消除协议描述的二义性，从而能够有效保证协议合规测试的正确性。
采用有限状态机模型对各个阶段的通信报文进行专题检测时，如图4，只有各个阶段的检测结果均通过，当前充电桩2的通信才被认定为合规，否则，只要有一个阶段的检测结构不通过，当前充电桩2的通信被认为不合规。
具体地，对充电连接状态的检测：
电动车辆的直流充电桩2是将输入的三相四线(AC380V±15％，50Hz)的交流电转化为电压可以调节的直流电，为电动车辆动力电池充电，其输出电压和电流根据动力电池的充电状态需求实时动态调节。CC1、CC2电压信号是充电桩2连接确认信号，充电桩2上充电枪的连接状态根据可根据CC1、CC2的电压幅值准确判断。采集CC1、CC2电压信号，可以为充电流程时序的正确性判断提供依据，CC1、CC2电压信号的参考端为大地端。然而本实施例中并未采集充电场景下的电力参数，因为电力参数采集需要增加额外的成本，同时存在人身安全风险。也即，在本实施例中，在不采集电力参数的条件下，通过数据收发通道上的通信状态判断充电连接状态是否就绪。
对充电握手阶段的检测：
通过监控通信报文信息，判断充电桩2和待充电车辆3上的BMS(电池管理系统)是否在辅助上电完成后进入充电握手阶段，判断的依据为充电桩2与BMS是否具备符合标准要求的正常握手报文及握手辨识报文。同时，上位机4还需要测试在有充电握手失败的情况下，通信过程是否能按照标准要求输出错误报文，以给出错误原因，并判断充电报文格式是否满足标准要求。
对充电参数配置阶段的检测：
通过监控总线交互报文信息，判断充电桩2和BMS是否做出相对应的正常交互反馈，是否完成充电参数配置，并进入后续正常充电阶段。并在有充电配置失败的情况中能判断出错误报文，并显示错误原因。判断充电报文格式是否满足标准要求，判断充电报文格式是否满足标准要求。
对充电保持阶段的检测：
通过监控数据收发通道上的交互报文信息判断充电桩2和BMS是否反馈发送充电需求、充电状态、蓄电池需求、蓄电池状态以及温度等信息。并在有在充电过程中失败的情况中能判断出错误报文，并显示错误原因。判断充电报文格式是否满足标准要求。
对充电结束阶段的检测：
通过监控数据收发通道上交互的报文信息，判断充电桩2和BMS是否做出相对应的正常交互反馈，鉴别是充电桩2或是BMS主动发送停机需求，并鉴别停机过程中报文流程是否发送完整。判断充电报文格式是否满足标准要求。
综上，本发明上述实施例，在无需采集高压电力参数的前提下，仅仅依赖充电终端1中的数据收发通道发送的通信报文即可对充电通信是否合规进行测试，从而有效减少了测试过程中接触高压的安全风险，进而降低了采集和测试设备的成本。另外，由于充电终端1为外置设备，因此，在不打开充电桩2柜体或车辆维护接口的情况下，在充电的同时即可进行通信合规测试，使用方便。
本发明还公开另一种用于电动车辆充电的通信合规测试系统，其包括一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述程序包括用于执行如上所述的通信合规测试方法的指令。处理器可以采用通用的中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，微处理器，应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)，或者一个或多个集成电路，用于执行相关程序，以实现本申请实施例的通信合规测试系统中的模块所需执行的功能，或者执行本申请方法实施例的通信合规测试方法。
本发明还公开一种计算机可读存储介质，其包括计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行以完成如上所述的通信合规测试方法。该计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。该可用介质可以是只读存储器(read-onlymemory，ROM)，或随机存取存储器(random access memory，RAM)，或磁性介质，例如，软盘、硬盘、磁带、磁碟、或光介质，例如，数字通用光盘(digital versatile disc，DVD)、或者半导体介质，例如，固态硬盘(solidstate disk，SSD)等。
本申请实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。电子设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该电子设备执行上述通信合规测试方法。
揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种用于电动车辆充电的通信合规测试方法，其特征在于，包括：
提供一充电终端，所述充电终端上设置有输入接口和输出接口，所述输入接口和所述输出接口电性连接；所述充电终端内还设置有与所述输入接口和所述输出接口之间的通信线电性连接的数据收发通道，所述数据收发通道具有总线结构；所述测试方法包括：
通过所述输入接口，将所述充电终端与充电桩电性连接，通过所述输出接口，将所述充电终端与待充电车辆电性连接；
通过上位机接收所述数据收发通道中发送的通信报文，或通过所述上位机将测试数据发送至所述数据收发通道；
分析充电流程的各个阶段的所述通信报文是否符合标准流程，以及所述通信报文的格式和类型是否合规。
2.根据权利要求1所述的用于电动车辆充电的通信合规测试方法，其特征在于，所述充电终端内还设置有与所述数据收发通道连接的总线收发器。
3.根据权利要求1所述的用于电动车辆充电的通信合规测试方法，其特征在于，所述充电终端内还设置有与所述数据收发通道连接的无线通信模块。
4.根据权利要求1所述的用于电动车辆充电的通信合规测试方法，其特征在于，分析充电流程的各个阶段的所述通信报文是否符合标准流程的方法包括：
基于充电桩用通信协议构建有限状态机模型，并在该有限状态机模型中生成标准状态转换图；
当获取到充电过程的任一阶段的通信报文后，通过所述有限状态机模型生成当前阶段的实时状态转换图；
将所述实时状态转换图与所述标准状态转换图比对，以获得当前状态检测结果。
5.一种用于电动车辆充电的通信合规测试系统，其特征在于，包括一充电终端和上位机；所述充电终端上设置有输入接口和输出接口，所述输入接口和所述输出接口电性连接，所述输入接口用于与充电桩连接，所述输出接口用于与待充电车辆连接；所述充电终端内还设置有与所述输入接口和所述输出接口之间的通信线电性连接的数据收发通道，所述数据收发通道具有总线结构；所述上位机包括通讯模块和分析处理模块，所述通讯模块用于与所述数据收发通道通讯连接，以接收所述数据收发通道中发送的通信报文，或将测试数据发送至所述数据收发通道；所述分析处理模块，用于分析充电流程的各个阶段的所述通信报文是否符合标准流程，以及所述通信报文的格式和类型是否合规。
6.根据权利要求5所述的用于电动车辆充电的通信合规测试系统，其特征在于，所述充电终端内还设置有与所述数据收发通道连接的总线收发器。
7.根据权利要求5所述的用于电动车辆充电的通信合规测试系统，其特征在于，所述充电终端内还设置有与所述数据收发通道连接的无线通信模块。
8.根据权利要求5所述的用于电动车辆充电的通信合规测试系统，其特征在于，所述上位机中还设置有基于充电桩用通信协议构建的有限状态机模型，并在该有限状态机模型中生成标准状态转换图；
当所述上位机获取到充电过程的任一阶段的通信报文后，通过所述有限状态机模型生成当前阶段的实时状态转换图；
所述上位机还将所述实时状态转换图与所述标准状态转换图比对，以获得当前状态检测结果。
9.一种用于电动车辆充电的通信合规测试系统，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储器；
以及一个或多个程序，其中一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述程序包括用于执行如权利要求1至4任一项所述的用于电动车辆充电的通信合规测试方法的指令。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行以完成如权利要求1至4任一项所述的用于电动车辆充电的通信合规测试方法。
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