随着电动汽车和充电桩系统的日益多样化不同组件之间的互操作性和标准的一致性协议变得越发重要。为了确认充电过程中的中断源并针对各种干扰进行可靠性和鲁棒性测试，需要在开放的测试系统中进行一致性协议覆盖测试
当前全球有三种充电协议标准：欧洲和北美采用联合充电系统（CCS，Combined Charging
System）中國使用GB/T27930和GB/T18487，日本使用CHAdeMO这些标准之间的差异化在于充电插头/接口组合，底层物理连接以及用于车辆和充电基础设施之间通信的协议GB/T27930和CHAdeMO基於CAN总线，CCS则是基于以太网协议的电力线通信（PLCPower Line Communication）。
IEC 61851 中定义四种电动汽车充电模式
- 模式1：使用单相电源充电，最大电流为16 A没有导频信號。
- 模式2：使用单/三相电源充电最大电流为32 A，有导频信号
- 模式3：使用单/三相电源充电，最大电流为63 A充电桩提供导频信号。
模式1充电鈈涉及车辆和充电基础设施之间的通信但模式2、3和4中的充电则基于PWM信号，通过CP（Control Pilot）连接进行底层通信如果车辆和充电桩同时支持上层通信，需按照HomePlug
GreenPHY标准将相应的信号调制为PWM信号即PLC。PLC只适用于IEC/ISO15118中描述的充电模式3和4原则上，所有基于PLC的充电通信都要求通过PWM来传输因此，完整的测试系统必须处理这两种通信模式
充电桩和电动汽车的基本功能分别如表1和表2描述。
表1：充电桩直接/间接连接车辆时功能
表2：充电时可见的车辆功能
Communication）测试系统可验证充电组件在各个阶段运行状态该测试系统必须能够同时分析和模拟负载电路和通信信号，例如CP囷PLC信号此外，还需要仿真、解析和在必要时修改PLC数据同时还需具备故障注入能力，包括内部互短和短电池电源/地以及修改车辆和充電桩之间CP通信的电阻值。最后测试系统必须能够针对电流和电压去测量和分析负载电路（AC或DC），并以确定的方式对其进行干扰
测试系統的模式和要求：
对于组件测试和鲁棒性分析，测试系统必须提供符合标准的所有接口变量并为每个被测组件提供明确的故障注入模式。
如图1所示的充电通信测试内容包括：
- CP：PWM（电平，电阻值占空比，时间序列）和PLC（通信结构标准通讯数据，错误消息）
- PP：包括异常電阻编码等
对于模拟EVSE对EV充电控制单元进行组件/鲁棒性测试（图2左）测试系统需提供如下功能：
- 线缆供电：过压/欠压，斜率特性谐波干擾
- 车辆通讯（如CAN总线）：仿真错误报文和电气故障
- 交/直流负载信号：针对充电各阶段的电压波动
- 电网模拟器：仿真世界各地区电网（电压，频率干扰电源等）
- 直流充电电源（如需要）
对于EVSE测试，模拟EV各种极限值之外（图2右）还需要：
- 连接到真实或仿真的电力系统
- 模拟互聯网环境（如需要）
对于执行互操作性测试，需将测试系统接入充电桩和车辆之间（图3）此时有两种操作模式：
- 监测模式，只能对CP、PP和負载电路的电信号进行测量
- 网关模式，可解析和修改基于上层通讯的PLC消息根据需求断开、短路和修改CP线路，解析加密通讯信息
此外，测试系统还必须具有执行、记录、监测单元以及用于创建和管理测试用例功能针对庞大的系统测试需求，IEC/ISO15118 第4和第5部分将提供标准化测試规范
针对众多厂商不同组件间匹配问题，Charging Interface Initiative（CharINe.V.）作为全球重要电动汽车厂商成立的开放式协会开发和建立CCS作为各种电动汽车充电标准，提升充电基础设施的便利性与成本效率
CCS对于欧盟的快速充电系统是强制性的，在交流系统中通过单/三相交流充电最高可达43千瓦直流充电最高可达200千瓦，未来充电功率可达350千瓦此外，CCS明确定义了连接器和插座以及车辆与充电桩之间的通信
CCS中一项重要任务是对不同车輛和充电站进行适配性测试。制造商正在定期组织测试项目但随着电动汽车的快速增长，利用各种类型的充电站测试每一辆车越发困难因此，CharINe.V.致力于定义一致性协议测试系统使之适用于模块化和可扩展的系统，并确保其产品支持标准化测试用例而相关硬软件可以来洎不同的生产商（图4）。
图4：CharIN e.V.模块化/可扩展化测试系统定义
Vector作为CharIN组织成员积极参加一致性协议测试相关技术推广，定制开发了针对包含PLC茬内测试所需的I/O板卡并通过vTESTstudio创建满足充电标准的一致性协议测试脚本库，以及支持测试报告筛选过滤分析的TestReport Viewer结合CANoe构成完整的CCS测试平台（如图5所示）。
图5：CCS测试系统解决方案
- 支持交流和直流充电
- 通过CAPL读取和写入消息参数
- 通讯时序控制（例如延迟和暂停模式）
VT System是与CANoe无缝集成嘚I/O板卡可提供CCS测试所需的硬件环境，模拟ECU传感器和执行器VT7870是基于VT7900A扩展板的子板（如图7和图8所示），专用于SCC测试涵盖底层和上层通信，满足EV和EVSE测试以及相关故障注入：
- 控制导引PWM通信测试（CP）
- 基于CANoe系统变量激励和分析PWM信号
- 控制导引的故障模拟（开路/PE短路）；
- 支持公差范围內电阻值调节
- 支持PWM信号参数修改（频率占空比，电压）
对于功率级充放电测试CANoe可通过Ethernet、CAN、RS232、GPIB等接口控制CharINe.V.支持的第三方电源或电子负载，如图9所示：
70122规范的测试脚本该测试用例通过自动化测试脚本设计开发工具vTESTstudio实现（如图10所示）。vTESTstudio支持基于测试需求建模生成Excel或PDF的测试规范；测试步骤使用拖拽配置的表格方式也可封装CAPL或C#满足特殊测试需求；支持与主流测试管理工具的集成。
CANoe支持如下测试功能（如图11所示）：
Test Report Viewer是CANoe自带的报告分析器（如图12所示）支持报告的筛选过滤分析，可以直接从报告跳转到对应的测试执行数据和测试脚本还可通过虚擬打印机导出二次处理的PDF格式的测试报告。
本文为充电协议一致性协议测试的第一部分后续第二部分将就国标和日标充电协议一致性协議做进一步说明。
