CN103412205B - 一种电动汽车充电设备的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种属于新能源技术领域的电动汽车充电设备的测试方法。本发明利用一种测试系统来对电动汽车充电设备的通讯功能、稳压精度、稳流精度、纹波系数、功率因数、效率、待测设备输入点电流谐波、待测设备输入点电压谐波和三相不平衡度等性能指标进行测试。该系统由中央控制单元、保护控制单元、高精度测量单元、电压及频率可控电源单元以及负载单元组成，其测试对象为电动汽车车载充电机和非车载充电机。本发明结合了复杂功能分解、虚拟电池管理系统技术、全过程自动化思想，用于对电动汽车充电设备进行快速、全面测试，大大降低了测试工作量，提高了测试效率。

Description

一种电动汽车充电设备的测试方法

技术领域

本发明属于新能源技术领域，特别涉及一种电动汽车充电设备的测试方法。

背景技术

面对电动汽车强劲的发展势头，对于电动汽车发展不可或缺的部分——电动汽车充电设备的需求也将不断提高。一方面，充电设备的性能好坏对动力电池的性能、充电安全性、充电成本以及对电网的电能质量产生很大的影响，所以在考虑上述因素的情况下，对充电设备各方面性能要求较高。另一方面，目前使用的电动汽车充电设备主要包括：车载充电机和非车载充电机，车载充电机一般为单相供电的小功率充电设备，非车载充电机一般为三相供电的大功率充电设备，电动汽车充电设备的类型、参数不具有统一性。再考虑到不同的输出负载类型对充电设备测试准确度的影响，因此对电动汽车充电设备进行全面测试，所需要考虑的因素很多。

为了使测试的快捷性和全面性同时得到满足，本发明提出的方法结合了复杂功能分解、虚拟电池管理系统技术、虚拟工况、自动化全方位测试的多种思想，用以对电动汽车充电设备进行快速、全面测试，大大降低了测试难度，提高了测试效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动汽车充电设备的测试方法，其特征在于，采用由中央控制单元、保护控制单元、高精度测量单元、电压及频率可控电源单元以及负载单元组成的充电设备的测试系统对电动汽车充电设备性能进行测试，该系统的测试对象为电动汽车车载充电机和非车载充电机。

所述中央控制单元包括工控机和普通PC机(下称上位机)，工控机配备有多个通讯接口，与待测充电设备、保护控制单元、高精度测量单元、电压及频率可控电源单元以及负载单元的通讯，从而通过软件系统实现对测试设备投切、启停的远程控制，同时通过软件系统远程设置设备参数，获取测试数据，对测试数据进行分析与处理；

所述保护控制单元由可编程控制器和开关组成，可编程控制器用于控制系统主回路接触器触点开关开合，从而实现对待测充电设备投切；其中高精度测量单元用于采集充电设备的输入和输出电气量数据；其中电压及频率可控电源单元由单相电压及频率可控电源和三相电压及频率可控电源组成，其将电网中的市电转换为电压及频率偏差均可设置的交流电，用于为充电设备测试提供模拟的交流电源；负载单元由电子负载、电阻负载和动力电池组组成，选择其中之一作为充电设备的负载进行测试；

利用上述系统进行测试的方法如下：

①在上位机上配备测试管理软件，在工控机上配备测试运行管理软件，上位机和下位机之间通过以太网通讯；所述测试管理软件的功能为，编辑测试流程、生成测试流程文件、监控测试过程、对数据进行分析处理、生成测试报告；所述测试运行管理软件要实现的功能包括：解析流程文件、控制设备运行、远程配置设备参数和存取测试数据；

②通过所述上位机和工控机之间的通讯，进行一项完整测试的流程为：(1)通过所述上位机编辑测试流程，生成测试流程文件；(2)所述上位机将测试流程文件发送到所述工控机；(3)所述上位机发送“测试开始”命令；(4)所述工控机收到命令后，解析流程文件，并根据解析的流程阶段参数对测试设备参数进行配置，开始测试；(5)在测试过程中，所述工控机将测试中获取的测试数据存放到实时数据库中，同时所述工控机将设备的运行状态发送到所述上位机，所述上位机对其进行显示，监视设备是否正常运行；(6)所述上位机通过定时读取所述工控机实时更新的测试数据，进行曲线、数据表格显示；(7)所述工控机根据流程文件中设定的结束条件，结束测试；(8)所述上位机通过软件完成对测量数据的分析，将最终的测试结果统计出来，并根据要求生成测试报告；

③进行自动化测试之前，先将整个系统的硬件平台进行手动置位：首先启动系统监控电源，所述可编程控制器上电后自动开启系统的安全保护，然后手动将待测充电设备的输入端、输出端和通讯接口接入到所述系统的硬件平台，随后，选择一种负载，闭合其到直流母线的连接开关，如果所测充电设备为车载充电机，则将单相电压及频率可控电源的输入侧和输出侧空气开关闭合，并将车载充电机的输出侧空气开关闭合，如果所测充电设备为非车载充电机，则将三相电压、频率可控电源的输入侧和输出侧空气开关闭合，并将非车载充电机的输出侧空气开关闭合；随后手动打开所述可控电源上的电源开关和负载上的电源开关；在硬件平台置位以后，系统方能进行自动化测试；

④在所述系统的硬件平台手动置位完成后，所述工控机在收到上位机所发送的“开始测试”命令后，即可进行自动化测试，所述工控机进行自动化测试的步骤如下：

所述工控机通过分析待测充电设备参数，配置与之相应的通信方式(车载或非车载方式)，并且按照需要测量的电气量和测试设备的额定参数要求，来配置高精度测量单元的参数以及可编程控制器的保护参数，配置完成后，启动高精度测量单元的测量功能，其测量数据通过人机界面显示并存储在工控机中，直到整个试验结束或中止才会结束测量；监测设备配置完成后，系统将配置主回路参数，对可控电源与负载单元进行参数设置以模拟充电设备使用的工况环境，随后通过控制待测充电设备的输入侧和输出侧触点开关，正式自动投入待测充电设备，工控机通过与待测充电设备CAN总线通讯，完成与充电设备的充电握手与充电配置过程，进入测试阶段；在测试过程中，工控机监测充电过程，判断是否满足阶段结束条件，满足阶段结束条件后，停止充电设备输出并将其切除后进行下一阶段的测试；判断整个测试的结束条件，如果满足结束条件或者外部控制中止时，系统进入测试结束阶段，在结束阶段，系统首先停止充电设备输出，断开充电设备输出侧和输入侧触点开关，最后完成测量数据的存储操作，结束测试。

在测试过程中，如果设备出现运行故障时，工控机能给出报警提示，并暂停测试，另外，上位机可以向工控机发送开始、停止、暂停、恢复测试指令，工控机收到命令后能够执行相应动作。

所述测试流程由若干测试阶段组成，每一测试阶段中的参数包括：充电设备输入电压值、充电设备输入频率值；从恒压、恒流、恒流限压、恒压限流、脉冲充电模式中选取本测试阶段充电设备的充电模式；充电设备的输出参数与相应的充电模式对应，即当充电设备充电模式设置为恒压时，充电设备的输出参数应该是电压值；当充电设备充电模式设置为恒流时，充电设备的输出参数应该是电流值；当充电设备充电模式设置为恒压限流时，充电设备的输出参数应该是电压值和限流值；当充电设备设置为恒流限压时，充电设备的输出参数应该是电流值和限压值；当充电设备充电模式设置为脉冲模式时，充电设备的输出参数是脉冲充电电流、脉冲放电电流、脉冲时间周期、脉冲充电占空比、脉冲放电占空比；负载类型从电子负载、电阻负载、动力电池组、虚拟电池管理系统中选取；负载工作模式与负载类型对应：当负载类型为可控电子负载时，负载工作模式可以设置为恒压、恒流、恒电阻中的任一种；当负载类型为可控电阻负载时，负载工作模式只能设置为恒电阻模式；当负载为电池或者虚拟电池管理系统时，负载模式只能设置为电池模式；负载参数与负载类型对应：当负载类型选择为电阻负载，负载参数应该为电阻值；如果负载类型选择电子负载，且其工作在恒压模式，则负载参数应该为电压值，以此类推；如果负载选择动力电池组，则负载参数不需要进行设置；如果负载选择为虚拟电池管理系统，则负载参数设置虚拟电池的初始荷电状态。

所述当负载为虚拟电池管理系统时，采用虚拟电池管理系统对充电设备进行测试：在所述工控机测试运行管理软件中集成了充电机和电池管理系统的通信协议，将正常情况下充电设备与电池之间的通讯转换成充电设备与可控负载(所述电子负载、电阻负载)之间经由所述工控机进行中转的通讯；它的使用方法为：在测试过程中可以通过软件界面修改通讯内容，来实现对其通讯功能和对异常情况响应能力的测试；另外可以使用可控负载模拟电池的充电特性，首先通过软件界面进行设置来初始化动力电池模型的参数(额定容量、额定电压、动力电池组数、每组单体电池数、散热方式、初始荷电状态SOC、初始单体内阻、单体电池温度、充电方式、充电电流值或者充电电压值)，然后根据电池模型和动力电池热模型，计算出充电过程中的电池状态，如：电池内阻、端电压(或者充电电流)、荷电状态SOC和各单体电池温度，来设置所述可控负载输出，并利用BMS(电池管理系统)与充电设备之间的通讯功能，虚拟电池管理系统将模拟的充电状态发送到充电设备，由此对充电设备性能进行测试。

所述上位机具有数据分析处理的功能，它提供了手动和自动分析方法，根据要分析的指标，自动分析是软件自动过滤出有效数据，自动计算出该指标的最终值，手动分析是手动选择需要分析的数据范围，软件根据该范围内的数据计算出该指标的最终值得出分析结果。

所述上位机软件根据某一待测充电设备的测试指标结果和各指标的权重，得出对该充电设备的综合评价结果。

由于每一测试阶段包含待测充电设备的输入电压、频率、输出电压、电流等多种工况参数，本发明可得出测试指标值与各工况参数的关系曲线图，并在所述测试管理软件界面和报告中进行显示。

所述测试管理软件提供了开放的流程编辑功能，测试流程的生成可以通过选择电动汽车充电设备技术标准，根据标准中要求的测试方法，来自动生成测试流程；也可以通过用户设置来自定义测试流程中的参数，测试完成后，所述测试管理软件对测试数据进行分析处理得出相应指标的结果值，并与所选标准中规定的指标范围进行比较，看是否满足该标准，给出是否符合这一标准的结论。

本发明的有益效果是(1)用户可以根据行业标准或者企业标准来生成测试流程，也可以根据用户的特殊需求(比如科研需求)来自定义测试流程。其中充电设备的输入电压、输入频率、负载大小、充电设备输出参数都可以实现在线定值设置、在线渐变调节和在线分级调节。(2)本发明不仅考虑输入电压偏差大小、输出参数(输出电压、输出电流、负载程度)对充电设备输出特性的影响，还考虑输入电压频率对充电设备输出特性的影响。(3)本测试系统可以测试电动汽车充电设备的通讯功能、稳压精度、稳流精度、纹波系数、输出电压误差、输出电流误差、电压调整率、负载调整率、功率因数、效率、待测设备输入点电流谐波、待测设备输入点电压谐波和三相不平衡度等性能指标，能够实现对电动汽车充电设备性能的快速、全面测试，降低测试人员工作量。

附图说明

图1是电动汽车充电设备测试系统的结构图。

图2是电动汽车充电设备测试系统的电气接线图。

图3是电动汽车充电设备测试系统的通讯连接图。

图4是使用虚拟电池管理技术进行测试的原理图。

图5是虚拟电池管理系统模拟电池充电过程的工作流程图。

图6是采用电动汽车充电设备测试系统进行测试的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种电动汽车充电设备的测试方法。下面结合附图予以说明。

图1所示是建立的电动汽车充电设备的测试系统的结构示意图。图中，电动汽车充电设备的测试系统由中央控制单元、高精度测量单元、保护控制单元、电压及频率可控电源单元以及负载单元组成，测试对象为电动汽车车载充电机和非车载充电机；所述中央控制单元包括工控机和普通PC机(下称上位机)，工控机配备有多个通讯接口，与待测充电设备、保护控制单元、高精度测量单元、电压及频率可控电源单元以及负载单元的通讯，从而可以通过软件系统实现对测试设备投切、启停的远程控制，同时通过软件系统远程设置设备参数，获取测试数据，对测试数据进行分析与处理；所述保护控制单元由可编程控制器和开关组成，可编程控制器用于控制系统触点开关开合，从而实现对待测充电设备投切；其中高精度测量单元用于采集充电设备的输入侧和输出侧电气量数据；其中电压及频率可控电源单元由单相电压及频率可控电源和三相电压及频率可控电源组成，其将电网中的市电转换为电压及频率均可调节的交流电，用于为充电设备测试提供模拟的交流电源；负载单元由电子负载、电阻负载和动力电池组组成，选择其中之一作为充电设备的负载进行测试；

图2为系统的电气接线图，图中文字中带有“FU”的是熔断器，带有“QF”的是空气开关，需要手动开合，带有“KM”的是继电器的触点开关，是所述可编程控制器控制其开合的，在进行测试前，首先手动开合相应的空气开关，使测试需要的设备进行正确的电气连接，然后再进行自动化测试。比如要对单相车载充电机使用电子负载进行测试，则在测试前应手动关闭QF2，QF4，QF8，QF9，QF3，QF5，QF12，其他空气开关应该都处于打开状态。

图3是电动汽车充电设备测试系统的通讯连接图，通过所述工控机所配置的RS485接口分别与单相电压及频率可控电源、三相电压及频率可控电源、可编程控制器和电阻负载连接，通过工控机所配置的RS232接口与电子负载连接，通过工控机所配置的CAN接口分别与待测充电设备和动力电池组的电池管理系统连接。

利用上述系统进行测试的方法如下：

①在上位机上配备测试管理软件，在工控机上配备测试运行管理软件，上位机和下位机之间通过以太网通讯；所述测试管理软件的功能为，编辑测试流程、生成测试流程文件、监控测试过程、对数据进行分析处理、生成测试报告；所述测试运行管理软件要实现的功能包括：解析流程文件、控制设备运行、远程配置设备参数和存取测试数据；

②通过所述上位机和工控机之间的通讯，进行一项完整测试的流程为：(1)通过所述上位机编辑测试流程，生成测试流程文件；(2)所述上位机将测试流程文件发送到所述工控机；(3)所述上位机发送“测试开始”命令；(4)所述工控机收到命令后，解析流程文件，并根据解析的流程阶段参数对测试设备参数进行配置，开始测试；(5)在测试过程中，所述工控机将测试中获取的测试数据存放到实时数据库中，同时所述工控机将设备的运行状态发送到所述上位机，所述上位机对其进行显示，监视设备是否正常运行；(6)所述上位机通过定时读取所述工控机实时更新的测试数据，进行曲线、数据表格显示；(7)所述工控机根据流程文件中设定的结束条件，结束测试；(8)所述上位机通过软件完成对测量数据的分析，将最终的测试结果统计出来，并根据要求生成测试报告；

③进行自动化测试之前，先将整个系统的硬件平台进行手动置位：首先启动系统监控电源，所述可编程控制器上电后自动开启系统的安全保护，然后手动将待测充电设备的输入端、输出端和通讯接口接入到所述系统的硬件平台，随后，选择一种负载，闭合其到直流母线的连接开关，如果所测充电设备为车载充电机，则将单相电压及频率可控电源的输入侧和输出侧空气开关闭合，并将车载充电机的输出侧空气开关闭合，如果所测充电设备为非车载充电机，则将三相电压、频率可控电源的输入侧和输出侧空气开关闭合，并将非车载充电机的输出侧空气开关闭合；随后手动打开所述可控电源上的电源开关和负载上的电源开关；在硬件平台置位以后，系统方能进行自动化测试；

④在所述系统的硬件平台手动置位完成后，所述工控机在收到上位机所发送的“开始测试”命令后，即可进行自动化测试，所述工控机进行自动化测试的步骤如下：

所述工控机通过分析待测充电设备参数，配置与之相应的通信方式(车载或非车载方式)，并且按照需要测量的电气量和测试设备的额定参数要求，来配置高精度测量单元的参数以及可编程控制器的保护参数，配置完成后，启动高精度测量单元的测量功能，其测量数据通过人机界面显示并存储在工控机中，直到整个试验结束或中止才会结束测量；监测设备配置完成后，系统将配置主回路参数，对可控电源与负载单元进行参数设置以模拟充电设备使用的工况环境，随后通过控制待测充电设备的输入侧和输出侧触点开关，正式自动投入待测充电设备，工控机通过与待测充电设备CAN总线通讯，完成与充电设备的充电握手与充电配置过程，进入测试阶段；在测试过程中，工控机监测充电过程，判断是否满足阶段结束条件，满足阶段结束条件后，停止充电设备输出并将其切除后进行下一阶段的测试；判断整个测试的结束条件，如果满足结束条件或者外部控制中止时，系统进入测试结束阶段，在结束阶段，系统首先停止充电设备输出，断开充电设备输出侧和输入侧触点开关，最后完成测量数据的存储操作，结束测试。

图6是采用电动汽车充电设备测试系统进行测试的硬件平台工作流程图，展示了上述测试方法中③和④的测试步骤。

所述测试流程由若干测试阶段组成，每一测试阶段中可设置的参数包括：充电设备输入电压值、充电设备输入频率值、充电设备充电模式(从恒压、恒流、恒流限压、恒压限流、脉冲充电模式中选取)、充电设备输出参数(当充电设备充电模式设置为恒压时，充电设备的输出参数应该是电压值；当充电设备充电模式设置为恒流时，充电设备的输出参数应该是电流值；当充电设备充电模式设置为恒压限流时，充电设备的输出参数应该是电压值和限流值；当充电设备设置为恒流限压时，充电设备的输出参数应该是电流值和限压值；当充电设备充电模式设置为脉冲模式时，充电设备的输出参数是脉冲充电电流、脉冲放电电流、脉冲时间周期、脉冲充电占空比、脉冲放电占空比)、负载类型(从可控电子负载、可控电阻负载、动力电池组、虚拟电池管理系统中选取)、负载工作模式(当负载类型为可控电子负载时，负载工作模式可以设置为恒压、恒流、恒电阻中的任一种；当负载类型为可控电阻负载时，负载工作模式只能设置为恒电阻模式；当负载为电池或者虚拟电池管理系统时，负载模式只能设置为电池模式；)、负载参数(如负载类型选择为电阻负载，负载参数应该为电阻值；如果负载类型选择电子负载，且其工作在恒压模式，则负载参数应该为电压值，以此类推；如果负载选择动力电池，则负载参数不需要进行设置；如果负载选择为虚拟电池，则负载参数可以设置虚拟电池的初始荷电状态SOC和单体电池内阻；)、本测试阶段的结束条件。

测试阶段结束条件包括：参数、条件、比对值和动作方式。其中参数包括：本阶段测试时间、输入电压值、输入电流值、输出电压值、输出电流值、最高单体电池电压、最高单体电池温度、输出功率、效率等；条件包括：大于、小于、在范围内、在范围外；动作方式包括：跳转到第几阶段、跳转到下一阶段、结束测试和暂停测试。举例来说：一个测试阶段的结束条件最后可以生成为：“当本阶段测试时间大于600s时，跳转到相对下一阶段”的形式。

在测试过程中，如果设备出现运行故障时，工控机能给出报警提示，并暂停测试，另外，上位机可以向工控机发送开始、停止、暂停、恢复测试指令，工控机收到命令后能够执行相应动作。

如图4所示，本发明还提供了采用虚拟电池管理系统技术对充电设备进行测试的方法，在所述工控机测试运行程序中集成了电池管理系统的协议，将正常情况下充电设备与电池之间的通讯转换成充电设备与可控负载(所述电子负载、电阻负载、动力电池组)之间经由所述工控机进行中转的通讯；它的使用方法为：在测试过程中可以通过软件界面修改通讯内容，来实现对其通讯功能和对异常情况响应能力的测试；另外可以使用可控负载模拟电池的充电特性，首先通过软件界面进行设置来初始化动力电池模型的参数(额定容量、额定电压、动力电池组数、每组单体电池数、散热方式、初始荷电状态SOC、初始单体内阻、单体电池温度、充电方式、充电电流值或者充电电压值)，然后根据电池模型和动力电池热模型，计算出充电过程中的电池状态(电池内阻、端电压(或者充电电流)、荷电状态SOC和各单体电池温度)，来设置所述可控负载输出，并利用BMS(电池管理系统)与充电设备之间的通讯功能，将模拟的充电状态发送到充电设备，由此对充电设备性能进行测试。

图5为虚拟电池管理系统在模拟动力电池充电过程模式下的流程图。下式中下标k表示测试时间为t_k时刻的值，下标k+1表示测试时间为t_k+1＝t_k+Dt时刻的值，Dt为计算步长。计算步骤如下：

1)利用安时法对充电状态进行估计。

SOC_(k+1)＝SOC_k+I_ckDt (1)

式中，SOC_k：电池充电状态；Dt：计算时间间隔；

I_ck：电池充电电流。

2)电池内阻的计算运用参数修正法。

R_ik＝R_isf_k (2)

式中，R_ik：单体电池的基准电阻；f_k：内阻修正系数。

3)恒流充电状态下电池端电压计算

U_b(k+1)＝K₀-K₁/SOC_k-K₂SOC_k+K₃ln(SOC_k)+K₄ln(1-SOC_k)+I_ckR_ink (3)

式中，U_b(k+1)：电池端口电压；K₀,K₁,K₂,K₃,K₄：拟合系数；

R_ink：电池总电阻。

4)恒压充电状态下电池电流计算

$\begin{array}{cc}{I}_{c(k+1)}=\{U_{b(k+1)}-\[K_0-\frac{K_1}{{\mathrm{SOC}}_k}-K_2{\mathrm{SOC}}_k+K_3\ln \left({\mathrm{SOC}}_k\right)+K_{4}ln(1-{\mathrm{SOC}}_k)\]\}& /R_{ink}\end{array}---\left(4\right)$

5)单体电池温度计算

电池充电过程中所产生的热量Q_c包括：电池化学反应热Q_r，极化生热Q_p，焦耳热Q_j组成。计算公式如下：

Qp+Qj＝Ic²R_inDt(J) (5)

Qr＝‐1.036*10^‐2Q₁I_ct(J) (6)

式(6)中，I_c：为充电电流；Q₁：为单位参与化学反应物质完全反应所产生的热。

计算温度变化： $DT=(\frac{Q_c}{C}-T_r),T_r=f(T_b,T_{env})---\left(7\right)$

单体电池温度：T_k+1＝T_k+DT (8)

式中：C为电池热容量；T_r为电池散热影响，它是进行计算时电池温度T_b与环境温度T_env的函数，此函数随选定的动力电池散热模型不同而不同。

本发明不仅考虑输入电压偏差大小、输出参数(输出电压、输出电流、负载程度)对充电设备输出特性的影响，还考虑输入电压频率对充电设备输出特性的影响。

所述上位机具有数据分析处理的功能，它提供了手动和自动分析方法，根据要分析的指标，自动分析是软件自动过滤出有效数据，自动计算出该指标的最终值，手动分析是手动选择需要分析的数据范围，软件根据该范围内的数据计算出该指标的最终值得出分析结果。

所述上位机软件根据某一待测充电设备的测试指标结果和各指标的权重，得出对该充电设备的综合评价结果。

由于每一测试阶段包含待测充电设备的输入电压、频率、输出电压、电流等多种工况参数，本发明可得出测试指标值与各工况参数的关系曲线图，并在所述测试管理软件界面和报告中进行显示。

所述测试管理软件提供了开放的流程编辑功能，测试流程的生成可以通过选择电动汽车充电设备技术标准，根据标准中要求的测试方法，来自动生成测试流程；也可以通过用户设置来自定义测试流程中的参数；测试完成后，所述测试管理软件对测试数据进行分析处理得出相应指标的结果值，并与所选标准中规定的指标范围进行比较，看是否满足该标准，给出是否符合这一标准的结论。

本发明为一种开放性的测试方法，用户可以根据行业标准或者企业标准来生成测试流程，也可以根据用户的特殊需求(比如科研需求)来自定义测试流程，其中充电设备的输入电压、输入频率、负载大小、充电设备输出参数都可以实现在线定值设置、在线渐变调节和在线分级调节。

通过举例来说明本发明中对测试流程的编辑方法：

(1)对于稳压精度的测试，用户可以通过上位机程序设置交流输入频率工作点分别为48Hz，49Hz，50Hz，51Hz，52Hz，设置交流输入电压工作点分别为：197V，220V，243V，设置充电机工作在恒压模式上，充电机的输出电压工作点为300V，400V，500V，负载选择电子负载，电子负载工作模式选择恒流模式，将其电流工作点设置为：1A，3A，6A，测量待测充电机的稳压精度，以上参数进行排列组合，则程序可以产生5×3×3×3＝135个测试阶段，通过保存命令，将生成的若干测试阶段保存为测试流程文件，通过上传到工控机，用以测试稳压精度。

(2)对于电压调整率的测试，用户可以上位机程序设置输入频率为定值50Hz，输入电压设置为从197V-243V，按斜率1V/s进行渐变，设置充电机工作在恒压模式，输出电压设置为500V，电子负载选择电阻负载，阻值选择200Ω，该测试只生成一个测试阶段，通过保存命令，生成测试流程文件，通过上传到工控机，用以测试电压调整率。

Claims (8)

1.一种电动汽车充电设备的测试方法，其特征在于，采用由中央控制单元、保护控制单元、高精度测量单元、电压及频率可控电源单元以及负载单元组成充电设备测试系统，该充电设备测试系统的测试对象为电动汽车车载充电机和非车载充电机；

所述中央控制单元包括工控机和上位机，其中上位机为普通PC机；工控机配备有多个通讯接口，与待测充电设备、保护控制单元、高精度测量单元、电压及频率可控电源单元以及负载单元的通讯，从而通过软件系统实现对测试设备投切、启停的远程控制；同时通过软件系统远程设置设备参数，获取测试数据，对测试数据进行分析与处理；

所述保护控制单元由可编程控制器和开关组成，可编程控制器用于控制充电设备测试系统触点开关开合，从而实现对待测充电设备投切；其中高精度测量单元用于采集充电设备的输入侧和输出侧电气量数据；其中电压及频率可控电源单元由单相电压及频率可控电源和三相电压及频率可控电源组成，其将电网中的市电转换为电压及频率均可调节的交流电，用于为充电设备测试提供模拟的交流电源；负载单元由电子负载、电阻负载和动力电池组组成，选择其中之一作为充电设备的负载进行测试；

所述充电设备测试系统对电动汽车充电设备进行测试的步骤如下：

①在上位机上配备测试管理软件，在工控机上配备测试运行管理软件，上位机和下位机之间通过以太网通讯；所述测试管理软件的功能为，编辑测试流程、生成测试流程文件、监控测试过程、对数据进行分析处理、生成测试报告；所述测试运行管理软件要实现的功能包括：解析流程文件、控制电动汽车充电设备运行、远程配置设备参数和存取测试数据；

②通过上位机和工控机之间的通讯，进行一项完整测试的流程为：(1)首先上位机编辑测试流程，生成测试流程文件；(2)上位机将测试流程文件发送到工控机；(3)上位机发送“测试开始”命令；(4)工控机收到命令后，解析测试流程文件，并根据解析的流程阶段参数对测试设备参数进行配置，开始测试；(5) 在测试过程中，工控机将测试中获取的测试数据存放到实时数据库中，同时将电动汽车充电设备的运行状态发送到上位机，上位机对其进行显示，监视电动汽车充电设备是否正常运行；(6)上位机通过定时读取工控机实时更新的测试数据，进行曲线、数据表格显示；(7)工控机根据流程文件中设定的结束条件，结束测试；(8)所述上位机通过测试管理软件完成对测量数据的分析，将最终的测试结果统计出来，并根据要求生成测试报告；

③进行自动化测试之前，先将整个充电设备测试系统的硬件平台进行手动置位：首先启动充电设备测试系统监控电源，可编程控制器上电后自动开启充电设备测试系统的安全保护，然后手动将待测电动汽车充电设备的输入端、输出端和通讯接口接入到充电设备测试系统的硬件平台，随后，选择一种负载，闭合其到直流母线的连接开关，并将待测电动汽车充电设备的输入输出侧空气开关手动闭合；随后手动打开所述电压及频率可控电源上的电源开关和负载上的电源开关；在硬件平台置位以后，充电设备测试系统方能进行自动化测试；

④在所述充电设备测试系统的硬件平台手动置位完成后，所述工控机在收到上位机所发送的“开始测试”命令后，即可进行自动化测试，所述工控机进行自动化测试的步骤如下：

所述工控机通过分析待测充电设备参数，配置与之相应的车载或非车载通信方式，并且按照需要测量的电气量和测试设备的额定参数要求，来配置高精度测量单元的参数以及可编程控制器的保护参数，配置完成后，启动高精度测量单元的测量功能，其测量数据通过人机界面显示并存储在工控机中，直到整个试验结束或中止才会结束测量；监测设备配置完成后，充电设备测试系统将配置主回路参数，对可控电源与负载单元进行参数设置以模拟充电设备使用的工况环境，随后通过控制待测充电设备的输入侧和输出侧触点开关，正式自动投入待测充电设备，工控机通过与待测充电设备CAN总线通讯，完成与充电设备的充电握手与充电配置过程，进入测试阶段；在测试过程中，工控机监测充电过程，判断是否满足阶段结束条件，满足阶段结束条件后，停止充电设备输出并将其切除后进行下一阶段的测试；判断整个测试的结束条件，如果满足结束条件或者外部控制中 止时，充电设备测试系统进入测试结束阶段，在结束阶段，充电设备测试系统首先停止充电设备输出，断开充电设备输出侧和输入侧触点开关，最后完成测量数据的存储操作，结束测试。

2.根据权利要求1所述电动汽车充电设备的测试方法，其特征在于，在测试过程中，如果设备出现运行故障时，工控机能给出报警提示，并暂停测试，另外，上位机向工控机发送开始、停止、暂停、恢复测试指令，工控机收到命令后执行相应动作。

3.根据权利要求1所述电动汽车充电设备的测试方法，其特征在于，测试流程由若干测试阶段组成，每一测试阶段中的参数包括：电动汽车充电设备输入电压值、电动汽车充电设备输入频率值；从恒压、恒流、恒流限压、恒压限流、脉冲充电模式中选取本测试阶段电动汽车充电设备的充电模式；电动汽车充电设备的输出参数与相应的充电模式对应，即当电动汽车充电设备充电模式设置为恒压时，电动汽车充电设备的输出参数应该是电压值；当电动汽车充电设备充电模式设置为恒流时，电动汽车充电设备的输出参数应该是电流值；当电动汽车充电设备充电模式设置为恒压限流时，电动汽车充电设备的输出参数应该是电压值和限流值；当电动汽车充电设备设置为恒流限压时，充电设备的输出参数应该是电流值和限压值；当电动汽车充电设备充电模式设置为脉冲模式时，电动汽车充电设备的输出参数是脉冲充电电流、脉冲放电电流、脉冲时间周期、脉冲充电占空比、脉冲放电占空比；负载类型从电子负载、电阻负载、动力电池组、虚拟电池管理系统中选取；负载工作模式与负载类型对应：当负载类型为可控电子负载时，负载工作模式可以设置为恒压、恒流、恒电阻中的任一种；当负载类型为可控电阻负载时，负载工作模式只能设置为恒电阻模式；当负载为电池管理系统或者虚拟电池管理系统时，负载模式只能设置为电池模式；负载参数与负载类型对应：当负载类型选择为电阻负载，负载参数应该为电阻值；如果负载类型选择电子负载，且其工作在恒压模式，则负载参数应该为电压值，以此类推；如果负载选择动力电池组，则负载参数不需要进行设置；如果负载选择为虚拟电池管理系统，则负载参数设置虚拟电池的初始荷电状态。

4.根据权利要求3所述电动汽车充电设备的测试方法，其特征在于，所述当负载为虚拟电池管理系统时，采用虚拟电池管理系统对充电设备进行测试：在工控机测试运行管理软件中集成了充电机和电池管理系统的通信协议，将正常情况下充电设备与电池之间的通讯转换成电动汽车充电设备与可控负载之间经由所述工控机进行中转的通讯，该可控负载为电子负载或电阻负载；

在测试过程中，通过软件界面修改通讯内容，来实现对其通讯功能和对异常情况响应能力的测试；或者，当使用可控负载模拟电池的充电特性，首先通过软件界面进行设置来初始化动力电池模型的参数，其动力电池模型的参数为额定容量、额定电压、动力电池组数、每组单体电池数、散热方式、初始荷电状态SOC、初始单体内阻、单体电池温度、充电方式、充电电流值或者充电电压值；然后根据电池模型和动力电池热模型，计算出充电过程中的电池状态：电池内阻、端电压或者充电电流、荷电状态SOC和各单体电池温度，来设置所述可控负载输出，并利用BMS电池管理系统与充电设备之间的通讯功能，将模拟的充电状态发送到充电设备，由此对充电设备性能进行测试。

5.根据权利要求1所述电动汽车充电设备的测试方法，其特征在于，所述上位机具有数据分析处理的功能，它提供了手动和自动分析方法，根据要分析的指标，自动分析是软件自动过滤出有效数据，自动计算出该指标的最终值，手动分析是手动选择需要分析的数据范围，软件根据该范围内的数据计算出该指标的最终值得出分析结果。

6.根据权利要求1所述电动汽车充电设备的测试方法，其特征在于，所述上位机软件根据某一待测充电设备的测试指标结果和各指标的权重，得出对该充电设备的综合评价结果。

7.根据权利要求1所述电动汽车充电设备的测试方法，其特征在于，由于每一测试阶段包含待测充电设备的输入电压、频率、输出电压和电流的多种工况参数，得出测试指标值与各工况参数的关系曲线图，并在所述测试管理软件界面和报告中进行显示。

8.根据权利要求1所述电动汽车充电设备的测试方法，其特征在于，所述 测试管理软件提供了开放的流程编辑功能，测试流程的生成可以通过选择电动汽车充电设备技术标准，根据标准中要求的测试方法，来自动生成测试流程；也可以通过用户设置来自定义测试流程中的参数，测试完成后，所述测试管理软件对测试数据进行分析处理得出相应指标的结果值，并与所选标准中规定的指标范围进行比较，看是否满足该标准，给出是否符合这一标准的结论。