新能源汽车超级充电测试解决方案

1.行业背景

根据中国汽车工业协会发布的《2024新能源汽车消费洞察报告》，从2020年到2023年中国新能源车（含乘用车与商用车）渗透率从5.4%增长到31.6%，预计2024年接近40%；中科院院士欧阳明高也表示2024年我国新能源汽车销量将达到1250万辆，渗透率将有5~10个百分点的提升，预计2025年的渗透率将接近50%。电动汽车逐渐成为消费新选择，但充电速度慢、续航里程短等补能焦虑仍是令不少消费者望而却步的重要原因。

如何像燃油车一样在短时间内续航超长里程成为众多车企角逐的着力点。对此，一方面企业研发超级充电桩，采用直流充电接口，实现大功率充电、即插即充、V2G等新充电功能，缩短充电时间，缓解充电焦虑；另一方面车企研发整车全域800V高压架构，如小鹏、蔚来、长城、理想等品牌推出800V高压快充车型，理想MEGA凭借5C超充技术，达到12分钟续航500公里的充电速度，实现超长续航。但除此之外，更重要的是实现电动汽车与充电桩之间的兼容。

2.测试必要性

新能源汽车要实现快速充电需要依赖于其与充电桩之间的通信协议，目前市场上实行的通信协议标准主要有欧美推出的基于欧标充电协议ISO-15118的CCS标准，日本的CHAdeMO标准，以及我国推出的2015+、Chaoji充电标准。通信协议标准的多样性使得新能源汽车实现超级充电面临更高的壁垒，因此只有在汽车测试阶段尽量模拟复杂的充电模式以及故障场景来测试车辆的充电反应，才能有效避免实际充电中不兼容现象的出现，从而为充电控制策略优化提供支撑。

对此，金蚂蚁国创研发新能源汽车超级充电测试系统，进行充电一致性测试与互操作性测试，它可以模拟不同充电标准（DIN70121、ISO 15118、IEC 61851-23-2014、GB/T 18487.5、GB/T 27930.2）的非车载直流充电机，实现对电动汽车的整车或充电系统的实车功能性能测试验证、兼容性测试验证以及市场充电不良课题的再现测试验证，以此来评估电动汽车充电设备性能，有助于汽车适应不同标准，帮助车企缩短开发周期，进一步打开海外市场。

3.超级充电测试解决方案

金蚂蚁新能源汽车超级充电测试系统主要包括以下三部分：双向可编程直流电源；测试模拟机柜（包含可编程低压直流电源、工控机、控制单元，信号采集单元及采集接口、直流充放电模拟器（模拟不同类型充电标准）、通讯模块、充电连接器、上位机及测试软件、及相关电气回路、散热系统等）；移动式液冷充电终端（包含液冷装置、液冷充电枪头及对应电气回路等）。

新能源汽车超级充电测试系统架构图

l  充放电模拟：双向直流电源及直流充放电模拟系统，模拟符合不同充电标准（包含2015国标，欧美标，2015+，Chaoji等标准）的非车载充电机（向车辆提供包含导引电路/通讯/能量的传输），实现对车辆的充放电。

l  信号采集：信号采集接口提供包含输入输出电压/电流、通讯信号，标准规定的导引信号采集接口，以支持充放电过程中使用外接仪器设备对充电过程中的信号进行采集分析。

l  充电连接：移动式充电终端，作为充电连接器，实现模拟充电机-车辆的连接，并可通过快接连接器接入不同充电标准的充电终端。

l  设备冷却：在进行超过250A的大功率充电时，充电终端配备液冷装置，并通过液冷装置，控制充电过程中连接器的温度。

l  运行监控：工控机（PC）作为系统的主控器，通过上位机程序提供对充电模拟器运行状态/运行方式/的控制以及监控。

4.超级充电测试系统主要硬件

（1）信号发生器

采用R&S SMU200A信号发生器来产生PWM信号，该发生器具有以下特点：

l  频率最高达67GHz（双通道：最高44GHz），可轻松创建复杂的信号场景；

l  内置标准高端合成器，可提供出色的SSB相位噪声和非谐波性能，适用于频谱纯度要求严格的测量应用；

l  2 GHz 调制带宽，可适应不同频率需求的测试应用，适应多频段无线通信设备测试；

l  符合所有主要数字通信标准的信号生成。

R&S SMU200A信号发生器

（2）信号采集器

系统采用InfiniiVision 4000X系列示波器，采集国标、欧美标、GB2015+、ChaoJi充电的控制导引回路电压、电流及控制导引波形&充放电过程中直流侧电压电流，示波器带宽为200MHz至1.5GHz，波形捕获率最高1000000波形/秒，可以显示详细的信号细节，提高异常信号捕获几率，同时12.1英寸电容式触摸屏便于简化操作、加快测试速度。

 InfiniiVision 4000X系列示波器

（3）PLC通讯数据采集分析仪

基于CCS协议分析充电站和电动汽⻋之间的通信，VH5110（A） CCS Listener通过电⼒线通信 “监听”控制导线上传输的数据，并将其转换为以太⽹数据包。此外，基本通信的PWM参数被测量后在软件中显示为系统变量。通讯控制标准符合DIN 70121、ISO 15118的欧标CCS2 PLC的充电通讯，⽆缝监听电动汽⻋与充电站之间的通信。

  （4）  充电枪

   充电枪接口设计符合国标（2015+）、国标（Chaoji）、欧标(CCS2)、美标(CCS1)等多重标准。

（5）液冷装置

为保持测试时的温度恒定，保证数据的准确性，液冷装置为大功率负载和DUT提供冷却液，系统采用凌工LQBE系列高低温冷却液测试机，可以提供-40~85℃循环冷却液，温度波动度最小为0.1℃；直冷技术与全温区压缩机控温，便于均匀控制升降温；同时配备流量和进出口压力传感器，可设定流量压力，内置等效面积调节阀，可用于测试流阻压力。

凌工LQBE系列高低温冷却液测试机

5.系统软件

（1）图形化界面显示

需要用户名和密码登录测试系统，不同的人员拥有不同的测试权限。通过显示屏对测试系统进行启停、工作模式选择、测试项选择、参数设置、测试用例编辑、测试运行状态、故障状态监测。

图1 图形化界面

  （2）测试用例流程编辑

测试用例流程编辑是一项细致且关键的任务，它旨在确保测试的全面性、有效性和安全性。通过细致的测试流程，可以全面评估充放电系统的效率、响应速度、耐久性等关键性能指标。

图2 测试用例编辑

（3）测试Trace界面

报文Trace界面用于监控和分析CAN（Controller Area Network）通信报文的图形用户界面。这个界面对于理解充放电过程中控制器、电池管理系统（BMS）、充电设备之间的通信至关重要。

图3 测试Trace界面

       （4）参数配置界面

首先需要确定车辆或充电基础设施支持的充电标准，如CCS（Combined Charging System）、CHAdeMO、GB/T（中国标准）等。选择时需考虑兼容性、充电速度需求、充电基础设施的情况。定义充电过程中的实时监控报文，包括充电状态信息交换、电池状态反馈（如SOC、温度）、故障检测与处理信号等信息。

 图4 参数配置界面

（5）设备运行参数监控

在测试运行中，对电压、电流、温度等关键参数的实时监测与显示是确保测试安全性和精确性的基础。

图5 设备运行参数监控

         （6）测试报告

测试完成后生成相应的测试报告，要求测试报告具有测试项目名称、测试内容、测试输入、测试输出结果、过程波形等信息。

图6 测试报告查看

6.总结

新能源汽车发展的如火如荼，产品开发周期缩短，已然进入摩尔时代，而提高电车补能效率作为车企差异化竞争的重点，在电池新技术研发、充放电测试等环节面临着诸多压力，金蚂蚁国创新能源汽车超级充电测试系统具有高效、稳定、准确等多种特性，可以很好的满足车企需求，助力新能源汽车的迭代升级。

金蚂蚁国创除上述新能源汽车超级充电测试方案之外，在整个新能源汽车研发生产过程都有成熟的测试设备与解决方案，包括HIL测试、OBC/DCDC测试、电池包测试、电性能测试、电机控制测试、整车网络测试等等，我们始终秉持“用一流供应链，成就一流客户”的宗旨，不断引进先进的技术和管理经验，提高产品质量和工艺水平，坚持以专业技术团队服务客户，目前已经与理想、特斯拉、长城、红旗等国内外企业保持长期良好合作。

了解更多汽车测试方案信息可私信或邮件（marketing@jmygroup.cn），金蚂蚁国创将竭诚为您服务。