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電動(dòng)交通的未來(lái) | 從ISO 15118-20到兆瓦充電系統(tǒng)(MCS)及軟件在環(huán)(SIL)一致性測(cè)試

北匯信息POLELINK ? 2025-02-26 10:02 ? 次閱讀

今天的汽車技術(shù)正在為明天的發(fā)展鋪路。例如,符合ISO 15118標(biāo)準(zhǔn)的智能充電(Smart Charging)在未來(lái)將成為理所當(dāng)然的事情。車輛與充電樁之間的通信以及電能的分配和供應(yīng)是當(dāng)前面臨的主要挑戰(zhàn)之一。

電動(dòng)交通成功的關(guān)鍵在于確保電動(dòng)汽車在任何情況下都能方便、可靠地充電。智能充電(Smart Charging)描繪了未來(lái)的充電世界:一旦車輛連接到充電樁,車輛與基礎(chǔ)設(shè)施之間的通信就會(huì)啟動(dòng),系統(tǒng)將協(xié)商電價(jià)、支付方式和充電參數(shù),并自動(dòng)開始能量傳輸(即插即充,Plug & Charge)。很快,電動(dòng)汽車甚至能夠?qū)⒛芰炕仞伒诫娋W(wǎng)中,例如在停電時(shí)為家庭供電,或在能源短缺時(shí)穩(wěn)定電網(wǎng)。

從ISO 15118-2到ISO 15118-20

實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的前提是車輛和基礎(chǔ)設(shè)施方面的廣泛標(biāo)準(zhǔn)化。在歐洲和北美,目前已經(jīng)達(dá)成了關(guān)于聯(lián)合充電系統(tǒng)(CCS)的協(xié)議,該系統(tǒng)支持交流充電(單相到三相)和更高功率的直流充電。CCS的高層通信標(biāo)準(zhǔn)由ISO 15118規(guī)定。

最近,相關(guān)委員會(huì)發(fā)布了ISO 15118-20,作為ISO 15118-2的繼任者。新標(biāo)準(zhǔn)包括雙向電力傳輸(BPT)、用于無(wú)電纜的感應(yīng)充電的無(wú)線電力傳輸(WPT),以及自動(dòng)連接裝置受電弓(ACDP)。由于WPT和ACDP只能通過無(wú)線通信實(shí)現(xiàn),物理層的選項(xiàng)已經(jīng)補(bǔ)充了符合IEEE 802.11n標(biāo)準(zhǔn)的WiFi(見圖1)。

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圖1:SO 15118-2和ISO 15118-20的比較

兆瓦充電系統(tǒng)(MCS)提升充電功率

如果需要非常高的充電容量,焦點(diǎn)現(xiàn)在正轉(zhuǎn)向兆瓦充電系統(tǒng)(MCS)。相關(guān)規(guī)范目前正在全力制定中:MCS應(yīng)支持通過插頭連接進(jìn)行充電,最大電壓為直流1,250 V,電流高達(dá)3,000 A。與CCS不同,IEC決定將10BASE-T1S作為MCS車輛與充電樁之間通信的物理層。MCS的應(yīng)用場(chǎng)景除了大型車輛外,還包括電動(dòng)船舶、飛機(jī)和采礦車輛(圖2)。

從2039/2040年開始,卡車制造商計(jì)劃只銷售零排放車輛。通過MCS實(shí)現(xiàn)的最高3.75 MW充電功率,40噸卡車可以在30-40分鐘內(nèi)完成充電,而駕駛員可以利用這段時(shí)間進(jìn)行強(qiáng)制休息。為了實(shí)現(xiàn)2040年的目標(biāo),歐洲三大卡車制造商戴姆勒卡車、沃爾沃卡車和Traton于2022年7月共同成立了Milence公司。Milence的目標(biāo)是建設(shè)和運(yùn)營(yíng)長(zhǎng)途卡車充電基礎(chǔ)設(shè)施,并加速電動(dòng)化進(jìn)程。

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圖2:MCS插頭的預(yù)期幾何形狀

智能電網(wǎng)需要雙向電力傳輸(BPT)

可靠供應(yīng)充足的電能是未來(lái)的關(guān)鍵問題之一,而電動(dòng)交通將在其中發(fā)揮重要作用。這正是ISO 15118-20引入的雙向電力傳輸(BPT)功能的用武之地。BPT還可以在停電時(shí)為智能家居提供應(yīng)急電源,或?yàn)殡娏亢谋M的電動(dòng)汽車提供路邊援助。

通過SIL測(cè)試實(shí)現(xiàn)理性開發(fā)

通常的開發(fā)流程往往意味著智能充電的開發(fā)過程會(huì)被延長(zhǎng)。通過軟件在環(huán)(SIL)測(cè)試,可以簡(jiǎn)化和加速諸如智能充電等復(fù)雜開發(fā)過程。SIL測(cè)試允許在開發(fā)過程的早期階段,在沒有硬件的情況下在虛擬ECU中測(cè)試軟件,從而優(yōu)化硬件在環(huán)(HIL)測(cè)試。使用CANoe Test Package EV或EVSE創(chuàng)建的測(cè)試用例(圖3)既可用于CI/CT環(huán)境中的SIL測(cè)試,也可用于驗(yàn)收測(cè)試(HIL測(cè)試)。CANoe Test Package EV或EVSE旨在用于電動(dòng)汽車和充電樁的一致性和互操作性測(cè)試,并支持CCS、NACS、GB/T和CHAdeMO標(biāo)準(zhǔn)。

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圖3:測(cè)試用例

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