近日我國多地發(fā)出限電通告，談及限電原因，眾說紛紜，我們這里不做討論。但有一點(diǎn)可以肯定，一定是缺電才會(huì)限電。我們不得不承認(rèn)，以往很少擔(dān)心的用電，現(xiàn)在似乎也成了一種稀缺資源。

同時(shí)，伴隨著電動(dòng)汽車行業(yè)的飛速發(fā)展和國家政策的傾斜，國內(nèi)的電動(dòng)汽車數(shù)量和充電樁數(shù)量與日俱增，電動(dòng)汽車對電能的需求也在逐年增多。

我們不得不擔(dān)心，電動(dòng)汽車可能會(huì)對我們目前的能源系統(tǒng)構(gòu)成威脅。在這樣的背景下，“Smart Charging”的概念顯得越來越重要。

什么是Smart Charging

智能電動(dòng)汽車充電或智能充電是指電動(dòng)汽車與充電設(shè)備共享數(shù)據(jù)連接，充電設(shè)備與充電運(yùn)營商共享數(shù)據(jù)連接的系統(tǒng)。與傳統(tǒng)電設(shè)備不同，智能充電系統(tǒng)會(huì)智能監(jiān)控、管理和限制其設(shè)備的使用，以優(yōu)化能源消耗。

智能充電系統(tǒng)對設(shè)備的控制包括簡單的開啟和關(guān)閉充電，車輛的單向控制(V1G)，允許增加或減少充電率，以及具有技術(shù)挑戰(zhàn)性的雙向車輛到電網(wǎng)(V2G)，允許電動(dòng)汽車在放電模式下向電網(wǎng)提供服務(wù)。此外，汽車到家庭(V2H)和汽車到建筑(V2B)是一種雙向充電形式，電動(dòng)汽車在停電期間用作住宅備用電源。

Smart Charging的好處

1、對用戶的好處

（1）充電更快

智能設(shè)備將自動(dòng)使用最大可用能量。

（2）充電更安全

智能設(shè)備在開始充電前會(huì)自動(dòng)測試你的車輛和設(shè)備之間的連接。所有充電事件都被監(jiān)控，可以遠(yuǎn)程控制。

（3）既省錢又保護(hù)環(huán)境

有了智能充電，汽車可以一直插電，設(shè)備會(huì)將充電時(shí)間安排在低消耗時(shí)間，以節(jié)省我們的花銷，當(dāng)電網(wǎng)負(fù)載過高時(shí)，汽車還可以暫時(shí)用作電力儲(chǔ)備，當(dāng)然這個(gè)過程不會(huì)產(chǎn)生額外的花銷。

2、對電網(wǎng)的好處

可以降低負(fù)載，系統(tǒng)協(xié)調(diào)用戶需求和電網(wǎng)負(fù)載之間的關(guān)系，盡量使得充電行為發(fā)生在低負(fù)載的時(shí)候。

我們可以預(yù)見，Smart Charging會(huì)是電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)下個(gè)階段一項(xiàng)很重要的技術(shù)。

Smart Charging技術(shù)帶來的開發(fā)挑戰(zhàn)

隨著未來Smart Charging應(yīng)用的日益廣泛，DC充電將會(huì)變成更加重要的部分（ISO 15118的要求），AC充電也會(huì)被疊加更多智慧功能。對于任何想要進(jìn)入充電領(lǐng)域的企業(yè)來說，除了傳統(tǒng)的AC充電，將不可避免地需要實(shí)現(xiàn)Smart Charging和DC充電技術(shù)。

在基礎(chǔ)建設(shè)端，DC充電將要求更多的部件和強(qiáng)大的充電控制器。DC充電技術(shù)要更為復(fù)雜，需要處理各種標(biāo)準(zhǔn)，比如ISO 15118、OCPP（Open Charge Point Protocal）、PLC（Power Line Communication）、以太網(wǎng)、CAN和工業(yè)領(lǐng)域總線，并且這些標(biāo)準(zhǔn)還在持續(xù)發(fā)展中。如下的Vector的通用型的充電控制器為例，它可以并行處理2個(gè)充電進(jìn)程，比如1個(gè)是CCS充電，另一個(gè)是CCS充電或者CHAdeMO、AC或者GB/T充電。

既然Smart Charging會(huì)是電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)下個(gè)階段一項(xiàng)很重要的技術(shù)。在這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展的過程中，必定需要很多測試工作。基于這個(gè)需求，Vector公司推出了一款產(chǎn)品——Canoe Option SmartCharging，用于支持電動(dòng)汽車、充電樁開發(fā)過程中的測試需要，下面我們一起來認(rèn)識(shí)一下它。

CANoe Option SmartCharging簡介

CANoe Option SmartCharging支持模擬電動(dòng)汽車(EV)或充電樁(EVSE)在充電過程中的通信，支持充電過程的數(shù)據(jù)分析、測試、故障注入，這使得SmartCharging成為電動(dòng)汽車、充電樁開發(fā)過程中進(jìn)行功能驗(yàn)證、測試的理想工具。

得益于CANoe完整的通信測試工具鏈，以及對多種協(xié)議的支持，可以方便的集成交直流電源、負(fù)載，結(jié)合CANoe Option SmartCharging可以搭建完整的充放電測試系統(tǒng)，包括集成EV、EVSE充電控制器的網(wǎng)絡(luò)測試功能。

支持標(biāo)準(zhǔn)

▲IEC 61851

▲ISO/IEC 15118

▲DIN 70121

▲GB/T 27930

▲CHAdeMO

應(yīng)用領(lǐng)域

支持符合國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 61851, DIN 70121, ISO 15118, GB/T 27930和CHAdeMO的電動(dòng)汽車與充電樁之間充電過程數(shù)據(jù)分析，仿真、測試。

產(chǎn)品功能

CANoe Option SmartCharging支持在trace窗口中分析充電數(shù)據(jù)、支持充電數(shù)據(jù)記錄文件的離線回放。

在EV、EVSE的仿真測試方面，Option SmartCharging提供了SCC_ChargePoint.dll、SCC_Vehicle.DLL、GBT27930_IL.dll、CAPL API等文件，可以方便、快速的搭建EV或者EVSE仿真節(jié)點(diǎn)，結(jié)合CAPL腳本，實(shí)現(xiàn)對EVSE或者EV的功能及協(xié)議一致性測試。部分CAPL API如下圖：

以GBT27930 EV測試為例，需要使用到GBT27930_IL.dll仿真EVSE。GBT27930_IL.dll配置了充電過程狀態(tài)機(jī)，可以控制充電狀態(tài)的切換、設(shè)置充電參數(shù)、故障注入。EVSE的仿真需要GBT27930_IL.dll和CAPL結(jié)合實(shí)現(xiàn)，首先激活GBT27930_IL.dll的使用，仿真步驟如下：

▲在dbc中定義J1939節(jié)點(diǎn)

▲添加節(jié)點(diǎn)屬性，且屬性值為GBT27930_IL.dll

▲定義節(jié)點(diǎn)要發(fā)送的報(bào)文

▲定義節(jié)點(diǎn)地址

▲節(jié)點(diǎn)中添加CAPL腳本

▲CAPL腳本中編輯CAPL API控制節(jié)點(diǎn)的功能，GBT27930IL_InitAsCharger、GBT27930IL_StartChargingSimulation、GBT27930IL_SetDelayForStateTransition

▲編輯Panel面板，實(shí)現(xiàn)與測試工程師的交互

使用需求

（1）軟件部分

CANoe option SmartCharging用于實(shí)現(xiàn)高層通訊，例如應(yīng)用層。對于較低層通訊(如傳輸層)，針對不同的充電標(biāo)準(zhǔn)，需要結(jié)合不用的CANoe options。

• 對于DIN 70121和ISO 15118標(biāo)準(zhǔn)的聯(lián)合充電系統(tǒng)(CCS)，需要結(jié)合option Ethernet。
• 對于GB/T 27930國標(biāo)充電，需要結(jié)合option.J1939。
• 對于CHAdeMO日標(biāo)充電，CANoe option SmartCharging即可滿足。

（2）硬件部分

對于基于電力線通信(PLC)的DIN 70121和ISO 15118聯(lián)合充電系統(tǒng)(CCS)標(biāo)準(zhǔn)，需要使用VT7970 (Qualcomm)或VT7971 (Vertexcom)或VT7870。

GB/T 27930和CHAdeMO標(biāo)準(zhǔn)基于CAN通信。因此，Vector提供了廣泛的接口硬件來匹配CANoe option SmartCharging，如VN1600系列硬件和VT系統(tǒng)的VT6104A模塊。

（3）測試用例

針對充電過程通信的測試，主要有協(xié)議一致性測試、互操作性測試以及OEM規(guī)范自定義的測試。根據(jù)相關(guān)協(xié)議一致性、互操作性測試標(biāo)準(zhǔn)，Vector開發(fā)了相應(yīng)的車輛端、充電樁端測試用例包，可以減少測試工程師的工作量，極大加快項(xiàng)目開發(fā)進(jìn)程。

充電測試HiL

基于Vector VT系統(tǒng)、以CANoe為上位機(jī)的OBC測試系統(tǒng)，由于CANoe豐富的軟硬件接口，方便集成第三方硬件，能夠滿足OBC充電、放電、DCDC測試需求，兼顧信號(hào)級(jí)測試、功率級(jí)測試。vTESTstudio測試用例編輯操作簡單，易上手，可以大大節(jié)省客戶的測試時(shí)間，達(dá)到事半功倍的效果。高精度的CSM高壓測量模塊，采用微秒級(jí)的采樣周期配合vMeasure exp內(nèi)置的eMobility Analyzer函數(shù)運(yùn)算，讓實(shí)時(shí)的功率、效率計(jì)算變得更簡單。

后記

隨著電力能源的緊缺與電動(dòng)汽車行業(yè)能耗的增長，智能充電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)必將是未來的發(fā)展趨勢，相信這項(xiàng)技術(shù)的逐漸發(fā)展和完善，可以促進(jìn)電動(dòng)汽車行業(yè)的繁榮發(fā)展。當(dāng)然，這需要所有汽車行業(yè)從業(yè)者們的共同努力。

注：圖中部分圖片來自于vector。