如何对交流充电桩主板进行功能测试?

一、测试前准备：环境与工具搭建

1. 硬件测试环境

• 电网模拟：使用可调交流电源，支持输出 220V±15%、380V±10% 电压，频率可调节至 50Hz±2Hz，以此模拟实际电网中的电压波动情况。

• 负载模拟：搭配阻性负载箱，该设备能输出 0-32A 的电流，用于模拟车载充电机（OBC）在不同工况下的功率需求。

• 车辆接口模拟：制作符合国标要求的交流充电接口模拟板，板上配备 0-10kΩ 的可调电阻，通过调节电阻值，可模拟充电枪正常连接、松动、断开三种不同状态。

• 安全防护：在测试区域铺设绝缘垫，安装急停按钮，所有供电线路均需接入带漏电保护的装置，避免测试过程中因 220V/380V 电压引发触电风险。

2. 核心测试工具

• 电参数测量：准备精度≥0.1 级的功率分析仪，用于精准测量电能参数；配备带宽≥100MHz 的示波器，观察电信号波形；使用四位半及以上精度的万用表，辅助测量电压、电流等基础参数。

• 信号检测：借助逻辑分析仪，监测 CP（控制引导）信号和 CC（连接确认）信号的时序变化；利用函数信号发生器，模拟各类异常信号，测试主板的抗干扰能力。

• 通信调试：使用 4G / 以太网模块调试工具（如 AT 指令软件），排查主板与外部通信模块的连接问题；搭建充电桩后台管理系统模拟云端环境，验证主板与云端的数据交互。

• 辅助工具：通过漏电模拟仪生成特定数值的漏电电流，测试主板漏电保护功能；用热风枪调节温度，模拟主板运行中的温度升高场景；使用计时器精准测量主板各类功能的响应时间。

二、分模块功能测试：按优先级验证

1. 安全防护功能测试（核心必测项）

• 漏电保护测试：首先将主板接入 220V 电源，使其处于待机状态；随后用漏电模拟仪向主板主回路注入 30mA（交流桩漏电保护阈值）的漏电电流；同时用示波器监测主继电器的动作情况。预期结果为，主继电器需在 100ms 内断开以切断电源输出，主板指示灯变为红灯，并且能准确上报 “漏电故障” 代码。

• 过流保护测试：步设定负载电流为主板额定值（如 16A），让主板进入正常充电状态；接着逐步提升负载电流至额定值的 1.1 倍（如 17.6A），并持续 10s 观察主板反应。预期主板在电流超过阈值时，主继电器立即断开，停止充电过程，同时上报 “过流故障” 信息。

• 过压 / 欠压测试：先将可调交流电源调节至 253V（220V+15%），尝试启动主板充电功能；之后再将电源调节至 187V（220V-15%），重复启动充电操作。预期在过压或欠压状态下，主板会拒绝启动充电；若在充电过程中出现过压或欠压，主板需在 1s 内切断输出，并上报对应的 “过压故障” 或 “欠压故障”。

• 过温保护测试：使用热风枪对主板上的 NTC 热敏电阻进行加热，模拟主板运行中温度升高的场景；同时监测温度变化，从 60℃逐步升温至 85℃（主板典型过温保护阈值）。预期温度达到 85℃时，主板先降低充电功率（如从 7kW 降至 3.5kW）；若温度持续升高至 90℃，主板需立即切断输出，上报 “过温故障”。

2. 桩 - 车通信功能测试（核心协同逻辑）

• CC 信号检测：将车辆接口模拟板接入主板，通过调节模拟板上的可调电阻，分别模拟三种连接状态 —— 正常连接（电阻值 1kΩ±10%）、松动（电阻值 5kΩ）、断开（电阻值无穷大），同时观察主板的工作状态。预期在正常连接（1kΩ±10%）时，主板判定连接有效，允许启动充电；在松动（5kΩ）或断开（无穷大）时，主板禁止充电，并提示 “连接异常”。

• CP 信号输出：主板处于待机状态时，用示波器测量 CP 引脚的信号；启动充电后，分别在 7kW 和 11kW 两种功率模式下，检查 CP 信号参数。预期待机时，CP 引脚输出 12V 方波，占空比为 5%；充电时，7kW 模式下 CP 信号占空比为 50%、频率 1kHz，11kW 模式下占空比为 90%，且两种模式下信号波形均无失真。

• 故障信号反馈：让主板处于正常充电状态，人为触发漏电保护功能，同时用示波器监测 CP 信号的变化。预期 CP 信号会立即从方波切换为 0V 低电平，且低电平状态持续时间≥1s，以确保模拟的车载 OBC 能接收到故障信号并停止工作。

3. 计量与计费功能测试（合规性验证）

• 计量精度测试：将功率分析仪接入主板输入侧，设置可调交流电源输出 220V 电压、负载电流 10A（对应功率 2.2kW），让主板持续充电 1h；之后对比主板显示的计量电量与功率分析仪记录的标准电量。预期两者误差≤±0.5%，例如标准电量为 2.2kWh 时，主板显示电量应在 2.19-2.21kWh 范围内。

• 费率执行测试：通过模拟云端向主板下发峰谷费率，设定峰时费率 1.8 元 / 度、谷时费率 0.6 元 / 度；分别在峰时和谷时让主板充电 1 度，检查主板计算的充电费用。预期峰时充电费用为 1.8 元，谷时为 0.6 元，且主板计算结果与云端账单完全一致。

• 断电续充测试：让主板充电至 0.5 度时，断开电源，30s 后恢复供电，观察主板是否能自动续充以及电量累计是否准确。预期主板会自动恢复充电，且累计电量为断电前的 0.5 度加上续充后的充电量，计费过程无数据丢失。

4. 用户交互与场景功能测试（实用性验证）

• 启动方式测试：分别采用刷卡（IC 卡）、扫码（微信 / 支付宝）、按键三种方式启动主板充电功能，同时记录每种方式的响应时间。预期三种启动方式均能正常触发充电，响应时间≤3s；若出现非法操作（如使用无效 IC 卡、扫描错误二维码），主板会拒绝启动并给出明确提示。

• 预约充电测试：通过 APP 向主板下发预约充电指令，设定充电时间为 22:00 - 次日 6:00；提前将模拟车辆接口接入主板，观察主板在预约时间段前后的工作状态。预期在预约时间前，主板处于待机状态，不输出电流；到 22:00 时自动启动充电，次日 6:00 准时停止，且整个过程电量计量准确。

• 负载均衡测试：模拟小区多桩并联场景，将 3 台主板并联接入电路，设定总负载限制为 20A；同时启动 3 台主板，每台主板设定充电功率 7kW（单台需求电流约 32A/3≈10.7A，总需求约 32A），观察主板功率分配情况。预期 3 台主板会自动分配功率，每台主板电流≤6.7A，总电流≤20A，避免电路过载跳闸。

5. 通信与状态监测测试（运维保障）

• 云端通信测试：让主板接入 4G 网络并启动充电，通过模拟云端监测主板上传的实时数据（包括电压、电流、电量）；之后从云端向主板下发远程停止指令，观察主板执行情况。预期主板每 500ms 向云端更新一次数据，数据误差≤1%；远程停止指令下发后，主板需在 3s 内执行停止操作，中断充电过程。

• 故障上报测试：人为模拟两种故障场景 —— 继电器粘连（短接继电器触点）、风扇停转（断开风扇供电），观察主板对故障的检测与上报情况。预期主板在 10s 内检测到故障，分别上报 “继电器故障” 和 “风扇故障” 代码，同时本地指示灯变为红灯并闪烁，提示故障状态。

三、整体联调测试：全流程场景验证

• 正常流程测试：按照 “充电枪插入（模拟 CC 信号确认）→用户扫码启动→主板与车载 OBC 通过 CP 信号协商功率→负载箱启动模拟充电→持续充电 30min→用户操作停止充电→主板计算费用并结算→数据同步至云端” 的全流程操作，观察主板各环节衔接情况。预期所有环节无缝衔接，无中途中断，充电数据、费用信息完整且准确。

• 异常流程测试：在主板正常充电过程中，通过可调交流电源模拟电网电压突降（降至 187V 以下，触发欠压保护），观察主板的应急处理与恢复能力。预期主板能及时检测到欠压异常，在 1s 内切断输出并上报 “欠压故障”；待电压恢复正常后，主板可重新启动充电，且电量累计无丢失，继续完成剩余充电过程。

四、测试注意事项

• 安全规范：进行高压（如 380V）相关测试时，需至少两人配合操作，操作人员需佩戴绝缘手套、绝缘鞋等防护装备，禁止在带电状态下插拔测试接口，避免触电事故。

• 数据记录：每轮测试需完整保存关键数据，包括示波器波形图、功率分析仪读数、主板故障代码、云端交互日志等，测试结束后整理形成规范的测试报告，便于后续追溯与问题分析。

• 标准对齐：所有测试结果需严格对照《电动汽车交流充电桩》（GB/T 18487.1）标准，重点确保 “控制导引电路”“安全防护”“计量精度” 等核心条款的符合性，不符合标准的测试项需及时排查并整改。