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会充电的CANoe - 欧标充电控制器EVCC HIL测试系统

前言



CANoe是进行网络和ECU开发、测试和分析的专业工具,支持从需求分析到系统实现的整个系统开发过程。从CANoe 12.0开始,CANoe新增了充电功能,即Option Smart Charging,支持ISO 61851、DIN 70121、ISO 15118 、GB/T 27930、CHAdeMO,之前已经有些介绍,https://www.polelink.com/index.php?m=content&c=index&a=show&catid=93&id=146下面着重介绍CANoe在EVCC测试系统中的使用。



背景



在欧美电动车市场中,电动车与充电桩之间的充电协议采用的是基于ISO 15118,ISO 61851系列的联合充电系统(Combined Charging System, CCS)。CCS是基于以太网的PLC通讯(Power Line Communication),而我们目前使用的测试台架中,如VCU测试台架、BMS测试台架,没有能够支持PLC功能的设备。因此,为了能够实现对EVCC(Electric Vehicle Communication Controller)的测试,需要一款能够满足ISO 15118,ISO 61851协议、支持PLC通讯的测试系统。



EVCC典型网路拓扑



当前,国内电动车充电协议使用GB/T 27930和GB/T 18487,欧美采用联合充电系统CCS通信协议。这两种标准之间的差异主要在于电动车与充电桩之间通信的协议、底层物理连接和充电插头/接口组合。GB/T 27930基于CAN总线,CCS则是基于以太网的PLC通信。出口的电动车必须满足CCS的互操作性及协议一致性测试。

对于国内OEM来说,在现有车型的网络拓扑中增加一个具有通信协议转换功能的控制器(EVCC)是快速且性价比较高的开发方式,EVCC典型网络拓扑如下。


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在典型网络拓扑中,EVCC通过PLC与SECC进行交互,同时EVCC与车内其他控制器,如BMS进行CAN通讯。EVCC实现将欧标充电协议ISO 15118转换成国标GBT 27930充电协议并与BMS交互,从而控制相关的执行器,实现电动车充电功能。



EVCC测试解决方案 



针对以上EVCC的网络拓扑,提供桌面式的VT测试系统,仅需使用VT7970/VT7971、VN16系列,及CANoe软件,即可实现对于EVCC的闭环测试。


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Vector的VT7970/VT7971板卡是测试CCS的专用模块,支持PLC、PWM的充电通讯以及CP信号断路、电阻误差、电容误差等故障注入。且CP信号、故障注入等通过CANoe中的系统变量控制,便于自动化测试。由于CCS是基于以太网的PLC通讯,还需要结合CANoe Option Smart Charging、CANoe Option Ethernet实现SECC充电协议的仿真。而对于EVCC转换的国标GBT 27930部分,需要结合CANoe Option J1939实现国标充电桩端的仿真,结合VT2004实现CC1回路的仿真。


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VT7970实物图示



基于VT7970/ VT7971的桩端仿真



使用VT7970进行桩端仿真的架构图如下。


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VT7970充电桩仿真架构



此外,CANoe提供了CCS的Demo工程,工程中通过capl脚本、xml配置文件实现了EVCC、SECC的仿真,涉及到需要用到的参数以及硬件配置。其中Demo“VT7870 EVSE”可以用来连接待测件EVCC进行欧标充电流程的交互。

控制面板EVSE显示Link链接状态、支付方式选择、充电暂停、开始、充电参数重协商、充电参数限值设置如最大电压Max Voltage、最大电流Max Current等。

控制面板Protocol通过进度条显示充电进程,便于观察。

控制面板PWM_EVSE设置VT7970的CP信号仿真参数,并基于测量的CP电压幅值显示CP状态。


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EVSE仿真Panel界面



EVCC一致性、互操作性测试




针对EVCC的一致性、互操作性测试,提供CANoe Test Package EV(车端测试用例生成工具)产品。CANoe Test Package EV是一个功能强大的测试用例库,用于测试电动汽车 (EV) 对CCS、GB/T 和 CHAdeMO 的一致性和互操作性,其操作界面直观、简洁。


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CANoe Test Package EV操作界面


根据测试工程师选择的协议,CANoe Test Package EV一键生成测试工程,并加载到CANoe中进行自动化测试。测试用例由vTESTstudio完成,测试工程师根据需要,可以进行修改、添加。


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CANoe Test Package EV、vTESTstudio、CANoe的工作流程



EVCC的发展



由于EVCC控制器对外通信协议、接口标准化,EVCC在国内作为标准产品在推广,当然OEM考虑布置等因素,也在考虑将BMS升级,在BMS控制器中开发符合CCS的逻辑,并增加私有协议,增强安全性。这样,针对EVCC的测试就转变成对EVCC+BMS的测试。因此,可以对目前现有的基于VT的BMS HIL测试系统进行升级,以支持对欧标充电一致性、互操作性的测试。或者根据需要的测试场景,也可以新增一套桌面式VT系统,实现EVCC单独测试、BMS单独测试、EVCC+BMS联合测试的使用场景。



扩展



对于EVCC的桌面式VT测试系统,复用软硬件,同时软件扩展CANoe Test Package EVSE即可以支持对SECC的闭环测试。



展望



北汇信息在汽车电子测试领域深耕多年,在给客户提供服务的同时,也在不断给自己充电,在实践中不断优化测试方案,推陈出新。同时,在Vector中国的大力支持下,我们将会继续给自己充电,在中国电动车走向国际的道路上做出自己的贡献。