2. 充电桩电气接口与通信协议基础

充电桩一致性测试的第一步，是建立对被测对象电气接口与通信链路的准确认知。无论后续使用示波器、功率分析仪还是协议分析仪，测试工程师都必须先回答三个问题：能量以什么形式从电网流向车辆？桩与车之间用什么信号完成握手与安全确认？控制信息通过哪条物理通道、以什么协议栈传输？本节围绕交流/直流充电桩的电气拓扑、控制导引（CP）与连接确认（CC）信号、以及CAN/PLC通信物理层与协议栈展开，为后续测试项提供参照基准。

一、交流与直流充电桩的电气拓扑差异

交流充电桩本质上是“带保护与计量的受控插座”，其内部不含大功率整流环节。三相或单相交流电经断路器、漏电保护、接触器、电能表后直接送至车辆插座，车载充电机（OBC）负责将交流整流为动力电池所需的直流。因此交流桩的功率能力受限于OBC，典型单相7 kW、三相11 kW或22 kW。测试交流桩时，关注点集中在供电电压/频率、接触器动作时序、漏电保护阈值以及CP/CC信号，而非直流输出精度。

直流充电桩则是完整的AC/DC电源系统，典型拓扑为：三相交流输入→EMI滤波与功率因数校正→AC/DC整流→DC/DC变换（隔离或非隔离）→输出接触器与熔断器→直流充电枪。充电桩内部还包含辅助电源、控制板、绝缘检测模块、泄放回路和计量单元。直流桩的输出为可调直流电压与电流，典型范围200～1000 V、最高250 A或更高，直接对动力电池充电。测试直流桩时，除CP/CC外，还需关注输出电压/电流精度、纹波、绝缘耐压、绝缘监测以及通信协议一致性。

两种拓扑的差异决定了测试连接方式：交流桩测试通常使用可编程交流电源模拟电网、以交流负载或车辆模拟器作为负载；直流桩测试则需直流电子负载或电池模拟器，并配合车辆通信模拟器（EVSE/EVCC模拟器）完成握手。

二、控制导引（CP）与连接确认（CC）信号

CP与CC是充电桩与车辆之间最基础的安全握手信号，二者共同决定“能否充电、以多大功率充电、何时断开”。

CP信号（Control Pilot）由充电桩产生，典型为1 kHz PWM方波，幅值在±12 V之间摆动。车辆侧通过电阻网络改变CP电压幅值，桩检测该电压后判断车辆状态。以IEC 61851-1为例：

• 车辆未连接时，CP为稳定的+12 V直流；
• 车辆连接后，车辆内部电阻使CP峰值降至约9 V，桩据此确认“已连接”；
• 车辆准备就绪，CP峰值降至约6 V，桩闭合接触器开始供电；
• 车辆请求通风或故障时，CP峰值降至约3 V，桩停止供电。

PWM占空比则用于交流桩向车辆通告最大可用电流，例如16%占空比对应约10 A，50%对应约32 A。测试时需用示波器测量CP的幅值、频率、占空比及上升/下降时间，并验证各状态切换是否与标准一致。

CC信号（Connection Confirm）用于检测充电枪与车辆插座的机械连接是否可靠。交流桩中，CC回路通过车辆侧电阻与桩侧检测电路构成分压，桩通过测量CC电压判断枪是否插到位、线缆额定电流等级。直流桩中，CC通常分为CC1（桩侧）和CC2（车侧），分别确认枪端与车端连接状态，并配合电子锁实现“插枪—锁止—确认”的顺序。若CC电压不在规定窗口内，桩应禁止启动充电。

三、CAN与PLC通信物理层及协议栈概览

直流充电桩与车辆之间的控制信息传输主要依赖两种物理层：CAN和PLC（电力线通信）。

CAN物理层用于GB/T 27930规定的直流充电通信，采用屏蔽双绞线，差分信号CAN_H/CAN_L，典型速率250 kbps。物理层特性包括：差分电压约2 V、终端电阻120 Ω、共模电压范围-2～+7 V。测试时需关注CAN_H/CAN_L的差分幅值、位时间、终端匹配以及总线负载率。CAN帧承载充电机与BMS之间的握手、参数配置、充电控制与故障报文。

PLC物理层用于ISO 15118和CCS体系，将高频载波信号耦合到CP或DC线上，典型频段2～30 MHz，采用OFDM调制。PLC不占用额外通信线，但需在枪端与车端分别配置耦合电路。其协议栈自下而上为：物理层→PLC MAC→IPv6→TCP/UDP→TLS→应用层（如ISO 15118-2的V2G消息）。测试PLC时，需使用专用协议分析仪或耦合器，关注载波电平、信噪比、链路建立时间以及TLS握手是否成功。

理解上述电气拓扑与通信分层后，测试工程师才能正确选择测试点、探头和协议分析工具，并在后续一致性测试中准确判断“是物理层问题、信号时序问题，还是协议栈交互问题”。