CN103439684A - 电动汽车充电机（桩）真形电能计量误差检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

电动汽车充电机（桩）真形电能计量误差检测系统，该系统的上位机控制系统分别与可编程交流电源、高精度功率分析仪、可编程直流负载、电动汽车充电机（桩）连接，可编程交流电源与电网、电动汽车充电机（桩）连接，电动汽车充电机（桩）与高精度功率分析仪、可编程直流负载连接，电动汽车充电机（桩）通过电压电流采集探头与高精度功率分析仪连接，通过CAN通讯模块与上位机控制系统连接。本发明能够实现仿真工况下电动汽车充电机（桩）中电能表的电能计量误差检测，在此基础上开展与实验室理想条件下电能表计量误差对比试验，进行直流电能表电能计量影响因素的研究。

Description

电动汽车充电机(桩)真形电能计量误差检测系统及检测方法

技术领域

本发明涉及一种电动汽车充电机（桩）真形电能计量误差检测系统及检测方法，属于电能计量领域。

背景技术

电动汽车充电机（桩）是电动汽车所必须的重要配套基础设施，在普及电动汽车过程中起到非常重要的作用。电动汽车充电机（桩）是新生事物和新型技术，目前充电机（桩）各方面技术尚未成熟，未经长期实践运行，且电动汽车充电机（桩）生产厂家技术参差不齐。计量充电机（桩）所用的直流电能表检测方法没有形成统一的标准，目前直流电能表一般采用直流标准源输出作为输入信号，通过直流标准表比对的方式进行检测，而在实际工况与实验室标准源不同运行环境下，直流电能表误差检测结果也存在一定差别。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动汽车充电机（桩）真形电能计量误差检测系统及检测方法，在模拟的电动汽车充电机（桩）实际运行的工况环境下，开展直流电能表的计量误差检测。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种电动汽车充电机（桩）真形电能计量误差检测系统，包括上位机控制系统、可编程交流电源、电动汽车充电机（桩）、可编程直流负载、高精度功率分析仪以及电压电流采集探头，该系统的上位机控制系统分别与可编程交流电源、高精度功率分析仪、可编程直流负载、电动汽车充电机（桩）连接，可编程交流电源与电网、电动汽车充电机（桩）连接，电动汽车充电机（桩）与高精度功率分析仪、可编程直流负载连接，电动汽车充电机（桩）通过电压电流采集探头与高精度功率分析仪连接，通过CAN通讯模块与上位机控制系统连接。

所述的可编程交流电源是采用IGBT/PWM脉宽调制方式控制及数字DDS频率合成技术，能输出10～300V相电压，电流达139A，标准正弦波，具有电压暂降、短时中断、频率漂移多种模拟功能，电源稳压率≤1%，频率输出范围45HZ～65HZ的三相多功能交流模拟源。可编程交流电源模拟电网为被检测电动汽车充电机（桩）提交流电能，模拟不同电网电压波动环境，根据《电动汽车非车载充电机电能计量》标准要求的交流供给条件交流电压输出范围为标称电压±15%之间任意值，本系统自动测试可通过仿真运行控制软件一次可设置三个电压值，如充电机标称电压的85%、100%、115%电压档为测试条件，频率设置50HZ来模拟交流电网的变化，实现电动汽车充电机（桩）交流供电环境的仿真模拟。

所述的可编程直流负载可模拟电池组电压范围60V～600V，在30V～125V时放电电流可达250A的大功率纯阻性负载。具备短路、过流、过载、过温多项安全自动保护功能，保证在长时间大电流放电过程中的安全稳定。通过改变可编程直流负载的电阻、电压、电容参数实现电池组恒流充电、恒压充电、恒功率充电等电池状况的全方位模拟，根据《电动汽车非车载充电机电能计量》标准要求的设置可编程直流负载的不同的放电电压和电流，可编程直流负载放电电流的范围分别为电动汽车充电机（桩）电流标称值的0～100%之间任意值，可编程直流负载的电压范围为电动汽车充电机（桩）电压标称值0～100%之间任意值。如可编程直流负载电压分别为充电机(桩)标称电压的30%、60%、100%三个电压点，电流为充电机标称电流的30%、60%、100%三个电流点，该设备设置参数与电动汽车充电机（桩）充电参数一致，电容值为0.1F。通过上述设置实现动力电池的全方位模拟。

所述的高精度功率分析仪为四通道功率分析仪，电压输入范围为0.3～1000V，带宽0～10MHZ，采样率可达0.33MHZ，FFT变换满足1～40次谐波，具备RS232/USB接口，可实现与上位机控制系统通讯的高精度电能分析设备。配置精度等级为0.05%的采集模块、电流传感器配置精度的等级为0.2%的LEM电流传感器，采样速度为0.33MHZ，以上配置的采集精度为国内大部分计量机构的功率分析仪精度配置达到计量检测的标准要求，符合《电动汽车非车载充电机电能计量》标准规定的计量仪表的计量要求。通过高精度功率分析采集电动汽车充电机（桩）输入端交流电压、电流参数和输出端电压、电流这些原始电参数。

所述的CAN通信模块是为实现电动汽车充电机（桩）和上位机控制系统之间的通讯握手及电动汽车充电机（桩）参数配置，支持CAN2.0A和CAN2.0B协议及Win2000、WinXP的Windows操作系统，符合ISO/DIS11898规范。具有1～2路CAN-bus接口，通讯波特率在5Kbps～1Mbps之间任意可编程，且可以使用USB总线电源供电。CAN通讯模块实现上位机控制系统和电动汽车充电机（桩）的通讯，实现上位机控制系统和电动汽车充电机（桩）的连接确认，测试过程的参数配置和充电过程控制、并读取电动汽车充电机（桩）上的运行参数和电能表的值。

一种适用于所述的电动汽车充电机（桩）真形电能计量误差检测系统的检测方法，包括如下步骤：

（1）将电动汽车充电机（桩）真形电能计量误差检测系统平台搭建好，检查并通电；

（2）设置测试流程，打开上位机控制系统设置测试流程，设置可编程交流电源的输出电压值、电流值，电动汽车充电机（桩）输出电压、电流，可编程直流负载的加载电压、电流及测试时间；

（3）启动测试，将设置测试流程中的参数发送给可编程交流电源、电动汽车充电机（桩）、可编程直流负载；

（4）读取电能，上位机控制系统通过CAN通讯模块实时读取电动汽车充电机（桩）电能表数据和高精度功率分析实时采集的电能累计数据；

（5）对比分析，上位机控制系统读取的高精度功率分析仪采集的电能累计数据减去通过CAN通讯模块读取的充电机电能表数据即为电能计量误差，

（6）生成测试报告，测试时间到达预设测试时间，自动导出测试报告及测试数据。

所述上位机控制系统是装有仿真运行系统控制软件的工控机及附属的通讯模块，该控制系统具备系统校时、系统参数设置等人机交互功能，具有对运行仿真系统中所有设备通讯控制的功能，具有测试流程预设功能、根据自动测试功能及自动导出测试报告的功能。

所述被检测电动汽车充电机（桩）直流输出端带有电能计量装置，其输入端与可编程交流电源输出端相连，输出端与直流可编程负载输入端连接，分别在输入端和输出端装有与功率分析仪配套的电压、电流探头，实现对电动汽车充电机（桩）的电压、电流的采集，通过对电动汽车充电机（桩）交流输入电压仿真模拟和直流输出端充电状况的仿真模拟，通过上位机控制系统设置电动汽车充电机（桩）的电压、电流，根据《电动汽车非车载充电机电能计量》标准要求的设置电动汽车充电机（桩）充电电流的范围分别为电动汽车充电机（桩）电流标称值的0～100%之间任意值，电动汽车充电机（桩）的电压范围为电压标称值0～100%之间任意值。如：电动汽车充电机（桩）电压分别为充电机(桩)标称电压的30%、60%、100%三个电压点，电流为标称电流的30%、60%、100%三个电流点。实现对电动汽车充电机（桩）仿真运行使用工况模拟。

本发明的突出优点在于：

（1）能够实现对安装在充电机（桩）上且经实验室计量的电能表电能计量和在实际运行工况下的电能计量之间的误差。

（2）通过上位机控制系统进行自动测试集成，实现测试过程的自动进行和测试报告自动读取。

（3）能够拓展到充电机性能测试，测试充电机的稳压精度、稳流精度、纹波系数、功率因素、效率、电压整定精度、电流整定精度、限压特性测试、限流特性测试。

附图说明

图1为本发明所述的电动汽车充电机（桩）真形电能计量误差检测系统的结构框图。

图1中标记为：1.可编程交流电源、2.电压电流采集探头、3.电能表、4.可编程直流负载、5.CAN通讯模块、6.高精度功率分析仪、7.上位机控制系统。

图2为本发明所述的电动汽车充电机（桩）真形电能计量误差检测系统的检测流程图。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案进一步说明。

如图1所示，本发明所述的电动汽车充电机（桩）真形电能计量误差检测系统，由上位机控制系统、可编程交流电源、电动汽车充电机（桩）、可编程直流负载、CAN通讯模块、功率分析仪及电压、电流采集探头组成。上位机控制系统分别与可编程交流电源、可编程直流负载、功率分析仪连接实现通讯控制；可编程交流电源与电动汽车充电机（桩）输入端连接，被测电动汽车充电机输出端与可编程直流负载连接；电压、电流采集探头分别被安装在电动汽车充电机（桩）的输入端和输出端主回路母线；功率分析仪分别与被测电动汽车充电机输入端和输出端的电压、电流采集探头相连，电动汽车充电机（桩）通过CAN通讯模块与上位机控制系统实现通讯。

如图2所示，适用于所述的电动汽车充电机（桩）真形电能计量误差检测系统的检测方法，包括如下步骤：

（1）按照图1所示，将电动汽车充电机（桩）运行仿真系统搭建好，检查并通电；

（2）校时。打开上位机控制系统，点击校时按钮，将上位机控制系统显示时间同步到功率分析仪、电动汽车充电机（桩）。

（3）设置测试流程。打开上位机控制系统设置测试流程，设置可编程交流电源的输出电压值，在充电机（桩）额定工作电压的±15%，任意设置，电动汽车充电机（桩）输出电压、电流，电压范围额定工作电压范围内任意值、电流范围不超过最大额定电流，可编程直流负载的加载电压、电流及测试时间；

（4）选择预设测试流程。选择测试流程后，点击开始测试，将预设流程中的参数分别发送给可编程交流电源、电动汽车充电机（桩）、可编程直流负载。使其按照预设流程进行输出和加载。

（5）读取电能。上位机控制系统通过CAN通讯模块实时读取被测电动汽车充电桩电能表电能和高精度功率分析实时采集的电能累计；

（6）误差计算。用上位机控制系统读取的高精度功率分析仪采集的电能累计减去通过CAN通讯模块读取电动汽车充电机电能即为电能计量误差。

（7）生成测试报告。测试时间到达预设测试时间，自动导出测试报告及测试数据。

Claims (6)

1.电动汽车充电机（桩）真形电能计量误差检测系统，其特征在于，该系统包括上位机控制系统、可编程交流电源、电动汽车充电机（桩）、可编程直流负载、高精度功率分析仪以及电压电流采集探头，该系统的上位机控制系统分别与可编程交流电源、高精度功率分析仪、可编程直流负载、电动汽车充电机（桩）连接，可编程交流电源与电网、电动汽车充电机（桩）连接，电动汽车充电机（桩）与高精度功率分析仪、可编程直流负载连接，电动汽车充电机（桩）通过电压电流采集探头与高精度功率分析仪连接，通过CAN通讯模块与上位机控制系统连接。

2.根据权利要求1所述的电动汽车充电机（桩）真形电能计量误差检测系统，其特征在于，所述的可编程交流电源是采用IGBT/PWM脉宽调制方式控制及数字DDS频率合成技术，能输出10～300V相电压，电流达139A，标准正弦波，具有电压暂降、短时中断、频率漂移多种模拟功能，电源稳压率≤1%，频率输出范围45HZ～65HZ的三相多功能交流模拟源。

3.根据权利要求1所述的电动汽车充电机（桩）真形电能计量误差检测系统，其特征在于，所述的可编程直流负载可模拟电池组电压范围60V～600V，在30V～125V时放电电流可达250A的大功率纯阻性负载。

4.根据权利要求1所述的电动汽车充电机（桩）真形电能计量误差检测系统，其特征在于，所述的高精度功率分析仪为四通道功率分析仪，电压输入范围为0.3～1000V，带宽0～10MHZ，采样率可达0.33MHZ，FFT变换满足1～40次谐波，具备RS232/USB接口，可实现与上位机控制系统通讯的高精度电能分析设备。

5.根据权利要求1所述的电动汽车充电机（桩）真形电能计量误差检测系统，其特征在于，所述的CAN通信模块是为实现电动汽车充电机（桩）和上位机控制系统之间的通讯握手及电动汽车充电机（桩）参数配置，支持CAN2.0A和CAN2.0B协议及Win2000、WinXP的Windows操作系统，符合ISO/DIS11898规范。具有1～2路CAN-bus接口，通讯波特率在5Kbps～1Mbps之间任意可编程，且可以使用USB总线电源供电。

6.一种适用于权利要求1所述的电动汽车充电机（桩）真形电能计量误差检测系统的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将电动汽车充电机（桩）真形电能计量误差检测系统平台搭建好，检查并通电；

（2）设置测试流程，打开上位机控制系统设置测试流程，设置可编程交流电源的输出电压值、电流值，电动汽车充电机（桩）输出电压、电流，可编程直流负载的加载电压、电流及测试时间；

（3）启动测试，将设置测试流程中的参数发送给可编程交流电源、电动汽车充电机（桩）、可编程直流负载；

（4）读取电能，上位机控制系统通过CAN通讯模块实时读取电动汽车充电机（桩）电能表数据和高精度功率分析实时采集的电能累计数据；

（5）对比分析，上位机控制系统读取的高精度功率分析仪采集的电能累计数据减去通过CAN通讯模块读取的充电机电能表数据即为电能计量误差，

（6）生成测试报告，测试时间到达预设测试时间，自动导出测试报告及测试数据。

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