CN105629194B - 一种直流电能表检定装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直流电能表检定装置，包括标准直流表模块、直流电压程控源模块、直流电流程控源模块、系统控制模块、测距设备、识别设备和主控设备等。通过本发明，能够对直流电能表进行现场检测，提高了检测的效率和安全性。

Description

一种直流电能表检定装置

技术领域

本发明涉及电力领域，尤其涉及一种直流电能表检定装置。

背景技术

电动汽车行业是全球目前最热门的发展行业，从美国的特斯拉到中国的比亚迪E系列、秦系列车型均已推入市场，并获得了良好的市场反应。根据国家工信部推出的《汽车与新能源汽车产业发展规划》，到2020年，我国新能源汽车保有量达到500万辆，以混合动力汽车为代表的节能汽车达到1500万辆以上。

对于电动汽车充电用的直流计量装置，各个厂家相继开发出相关产品，如以威胜、科陆为代表的电能表制造企业研发出了专用于电动汽车直流充电的计量装置，并挂网运行。另一方面，多个计量检测研究机构已研制出高等级的直流电能表标准对电动汽车直流充电计量装置进行实验室检定。相应的检测标准和技术规范也不断出台，比如：国网公司企业标准Q/GDW11165-2014《电动汽车非车载充电机直流计量技术要求》中要求直流充电计量装置由直流电能表、直流电阻分压器、直流分流器组成，相关检定工作也以此为目标展开；国家计量检定规程JJG842-1993《直流电能表》、JJG513-2003《直流电阻分压箱》、JJG1069-2003《直流分流器》对直流充电计量装置的检定做出了具体要求。

在专利公开号为：CN102062849A，专利名称为：一种直流电能表检定装置及方法的专利文献中，公开了一种直流电能表检定装置，包括人机交互界面、主控模块、电压功放模块、电流功放模块、电压测量模块、电流测量模块、电能计算模块、标准脉冲输出接口以及被检脉冲输入接口；所述人机交互界面与所述主控模块连接，所述主控模块通过控制总线依次通过所述电压功放模块、电压测量模块连接到所述电能计量模块；所述主控模块通过控制总线依次通过所述电流功放模块、电流测量模块连接到所述电能计量模块；所述电能计算模块分别与所述标准脉冲输出接口和被检脉冲输入接口连接；所述电压功放模块设有与被检电能表的电压信号相连的接口，所述电流功放模块设有与被检电能表的电流信号相连的接口。工作时对于被检表而言，需要将其从工作现场卸下，然后置于检定校验台才能完成检定，无法实现对被检表的现场检定。因此有必要研制一种现场检定装置，便于计量装置周期检定工作的开展。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种直流电能表检定装置，设置于基于障碍物检测识别的智能化电动汽车，所述电动汽车包括测距设备、识别设备和主控设备，测距设备用于测量电动汽车距离障碍物的距离，识别设备用于识别障碍物是否为充电桩，主控设备与测距设备和识别设备分别连接，用于基于测距设备和识别设备的输出对电动汽车执行相应的控制方式。

更具体地，在所述基于障碍物检测识别的智能化电动汽车中，包括：电量检测设备，设置在电动汽车的蓄电池上，用于检测蓄电池的实时剩余电量；行驶控制仪，设置在电动汽车上，与电动汽车的方向电机控制器和速度电机控制器连接，用于接收位置控制信号，基于位置控制信号确定驱动方向和驱动速度，并将驱动方向和驱动速度分别发送给方向电机控制器和速度电机控制器；GPS定位设备，用于接收GPS定位卫星实时发送的、电动汽车的当前GPS位置；左前侧超声波传感器，设置在电动汽车车头左侧位置，测量电动汽车车头左侧距离附近障碍物的距离以作为实时左前侧距离输出，左前侧超声波传感器的最大测量距离为4米；右前侧超声波传感器，设置在电动汽车车头右侧位置，测量电动汽车车头右侧距离附近障碍物的距离以作为实时右前侧距离输出，右前侧超声波传感器的最大测量距离为4米；超声波倒车防撞雷达，设置在电动汽车车尾中央位置，测量电动汽车车尾距离后方障碍物的距离以作为实时后方距离输出，超声波倒车防撞雷达的最大测量距离为2米；温度传感器，设置在电动汽车的外侧，用于检测电动汽车所在环境的实时温度；直流电机驱动器，设置在电动汽车的前端仪表盘内，与凌阳SPCE061A芯片连接，用于接收制动信号，并基于制动信号确定直流电机控制信号；电动推杆控制器，设置在电动汽车的驱动车轮的上方，由直流有刷电机、减速机构和推杆结构组成，直流有刷电机与直流电机驱动器连接以接收直流电机控制信号，并基于直流电机控制信号控制直流有刷电机的转动速率，减速机构与直流有刷电机和推杆结构分别连接，将直流有刷电机的转动转变为对推杆结构的推动；制动主缸，设置在电动汽车的驱动车轮的上方，与推杆结构连接，用于在推杆结构对制动主缸的活塞的推动下，产生制动液压力；盘式制动器，设置在电动汽车的驱动车轮的上方，与制动主缸和电动汽车的驱动车轮分别连接，用于基于制动主缸处的制动液压力对电动汽车的驱动车轮执行制动操作；图像识别设备，用于对电动汽车前方景象进行拍摄以获得前方图像，并对前方图像进行图像识别以确定前方是否存在充电桩，相应地，发出存在充电桩信号或不存在充电桩信号；ZIGBEE通信设备，设置在电动汽车上，用于与充电桩的ZIGBEE通信接口进行握手操作，握手成功则发出充电桩合格信号，握手失败则发出充电桩不合格信号；超声波测距板，设置在电动汽车车头中央位置，测量电动汽车车头距离前方障碍物的距离以作为实时前方距离输出，超声波测距板的最大测量距离为5米；自动充电设备，设置在电动汽车上，包括定位器、位移驱动器、机械手和充电头，定位器、位移驱动器和充电头都设置在机械手上，定位器用于检测机械手与充电桩的充电插座之间的相对距离，位移驱动器与定位器连接，用于基于相对距离驱动机械手前往充电桩的充电插座，机械手用于在抵达充电桩的充电插座后将充电头插入充电桩的充电插座中；凌阳SPCE061A芯片，设置在电动汽车的前端仪表盘内，与电量检测设备、行驶控制仪、GPS定位设备、图像识别设备、超声波测距板、ZIGBEE通信设备和自动充电设备分别连接，当实时剩余电量小于等于第一预设电量阈值时，进入自动导航模式；凌阳SPCE061A芯片在自动导航模式中，启动GPS定位设备和图像识别设备，接收当前GPS位置，基于当前GPS位置和预存电子地图中最近充电桩的GPS位置确定位置控制信号，将位置控制信号发送给行驶控制仪以控制电动汽车前往预存电子地图中最近充电桩，当从图像识别设备处接收到存在充电桩信号时，启动超声波测距板和ZIGBEE通信设备，在接收到充电桩合格信号且实时前方距离小于等于预设距离阈值时，启动自动充电设备以将充电头插入充电桩的充电插座中，凌阳SPCE061A芯片退出自动导航模式；其中，凌阳SPCE061A芯片还与超声波测距板、左前侧超声波传感器、右前侧超声波传感器和超声波倒车防撞雷达分别连接，当接收到的实时前方距离、实时左前侧距离、实时右前侧距离或实时后方距离小于各自的预设警戒距离时，凌阳SPCE061A芯片发送制动信号；超声波测距板、左前侧超声波传感器、右前侧超声波传感器和超声波倒车防撞雷达都基于超声波在空气中的传播速度来实现距离测量；超声波测距板、左前侧超声波传感器、右前侧超声波传感器和超声波倒车防撞雷达都与温度传感器连接，用于基于电动汽车所在环境的实时温度确定超声波在空气中的传播速度；凌阳SPCE061A芯片在实时剩余电量大于等于第二预设电量阈值，控制自动充电设备的机械手以将充电头拔离充电桩的充电插座，第二预设电量阈值大于第一预设电量阈值。

更具体地，在所述基于障碍物检测识别的智能化电动汽车中：图像识别设备包括环境亮度检测器、图像采集器和目标识别器件。

更具体地，在所述基于障碍物检测识别的智能化电动汽车中：图像采集器为CCD摄像头。

更具体地，在所述基于障碍物检测识别的智能化电动汽车中，还包括：MMC存储卡，用于预先存储预设距离阈值、第一预设电量阈值和第二预设电量阈值。

更具体地，在所述基于障碍物检测识别的智能化电动汽车中：MMC存储卡设置在电动汽车的前端仪表盘内。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的基于障碍物检测识别的智能化电动汽车的结构方框图。

附图标记：1测距设备；2识别设备；3主控设备

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的基于障碍物检测识别的智能化电动汽车的实施方案进行详细说明。

超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。超声波测距主要应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量，虽然目前的测距量程上能达到百米，但测量的精度往往只能达到厘米数量级。

然而，实际上，超声波在空气中的传播速度是一个变量，根据周围环境温度的不同，超声波在空气中的传播速度也不同，因此，为了提高超声波测距的准确性，首先需要根据周围环境温度计算超声波在空气中的传播速度，然后在基于超声波在空气中的传播速度实现测距功能。

现有技术中的电动汽车的雷达测距设备数量少，且没有基于环境温度进行周围目标的测距环节，导致电动汽车的测距机制不完善，测距精度不高，另外，现有技术中的电动汽车也缺乏自动制动设备以根据雷达测距结果进行相应的制动，同时，现有技术中的电动汽车缺乏充电站导航机制、充电站选择机制、充电桩识别机制和自动充电机制，导致在电动汽车剩余电量不足的情况下无法自动选择最合适的充电站进行自动充电。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种基于障碍物检测识别的智能化电动汽车，在电动汽车的车身周围增加超声波测距设备，对每一个超声波测距设备增加基于温度的超声波传播速度计算环节，而且增加了自动制动设备、充电站导航设备、充电站选择设备、充电桩识别设备和自动充电设备，从而能够实现高精度雷达测距、汽车自动制动、充电站自动锁定以及充电桩自动充电功能。

图1为根据本发明实施方案示出的基于障碍物检测识别的智能化电动汽车的结构方框图，所述电动汽车包括测距设备、识别设备和主控设备，测距设备用于测量电动汽车距离障碍物的距离，识别设备用于识别障碍物是否为充电桩，主控设备与测距设备和识别设备分别连接，用于基于测距设备和识别设备的输出对电动汽车执行相应的控制方式。

接着，继续对本发明的基于障碍物检测识别的智能化电动汽车的具体结构进行进一步的说明。

所述电动汽车包括：电量检测设备，设置在电动汽车的蓄电池上，用于检测蓄电池的实时剩余电量；行驶控制仪，设置在电动汽车上，与电动汽车的方向电机控制器和速度电机控制器连接，用于接收位置控制信号，基于位置控制信号确定驱动方向和驱动速度，并将驱动方向和驱动速度分别发送给方向电机控制器和速度电机控制器。

所述电动汽车包括：GPS定位设备，用于接收GPS定位卫星实时发送的、电动汽车的当前GPS位置；左前侧超声波传感器，设置在电动汽车车头左侧位置，测量电动汽车车头左侧距离附近障碍物的距离以作为实时左前侧距离输出，左前侧超声波传感器的最大测量距离为4米。

所述电动汽车包括：右前侧超声波传感器，设置在电动汽车车头右侧位置，测量电动汽车车头右侧距离附近障碍物的距离以作为实时右前侧距离输出，右前侧超声波传感器的最大测量距离为4米。

所述电动汽车包括：超声波倒车防撞雷达，设置在电动汽车车尾中央位置，测量电动汽车车尾距离后方障碍物的距离以作为实时后方距离输出，超声波倒车防撞雷达的最大测量距离为2米。

所述电动汽车包括：温度传感器，设置在电动汽车的外侧，用于检测电动汽车所在环境的实时温度；直流电机驱动器，设置在电动汽车的前端仪表盘内，与凌阳SPCE061A芯片连接，用于接收制动信号，并基于制动信号确定直流电机控制信号。

所述电动汽车包括：电动推杆控制器，设置在电动汽车的驱动车轮的上方，由直流有刷电机、减速机构和推杆结构组成，直流有刷电机与直流电机驱动器连接以接收直流电机控制信号，并基于直流电机控制信号控制直流有刷电机的转动速率，减速机构与直流有刷电机和推杆结构分别连接，将直流有刷电机的转动转变为对推杆结构的推动。

所述电动汽车包括：制动主缸，设置在电动汽车的驱动车轮的上方，与推杆结构连接，用于在推杆结构对制动主缸的活塞的推动下，产生制动液压力；盘式制动器，设置在电动汽车的驱动车轮的上方，与制动主缸和电动汽车的驱动车轮分别连接，用于基于制动主缸处的制动液压力对电动汽车的驱动车轮执行制动操作。

所述电动汽车包括：图像识别设备，用于对电动汽车前方景象进行拍摄以获得前方图像，并对前方图像进行图像识别以确定前方是否存在充电桩，相应地，发出存在充电桩信号或不存在充电桩信号。

所述电动汽车包括：ZIGBEE通信设备，设置在电动汽车上，用于与充电桩的ZIGBEE通信接口进行握手操作，握手成功则发出充电桩合格信号，握手失败则发出充电桩不合格信号；超声波测距板，设置在电动汽车车头中央位置，测量电动汽车车头距离前方障碍物的距离以作为实时前方距离输出，超声波测距板的最大测量距离为5米。

所述电动汽车包括：自动充电设备，设置在电动汽车上，包括定位器、位移驱动器、机械手和充电头，定位器、位移驱动器和充电头都设置在机械手上，定位器用于检测机械手与充电桩的充电插座之间的相对距离，位移驱动器与定位器连接，用于基于相对距离驱动机械手前往充电桩的充电插座，机械手用于在抵达充电桩的充电插座后将充电头插入充电桩的充电插座中。

所述电动汽车包括：凌阳SPCE061A芯片，设置在电动汽车的前端仪表盘内，与电量检测设备、行驶控制仪、GPS定位设备、图像识别设备、超声波测距板、ZIGBEE通信设备和自动充电设备分别连接，当实时剩余电量小于等于第一预设电量阈值时，进入自动导航模式。

其中，凌阳SPCE061A芯片在自动导航模式中，启动GPS定位设备和图像识别设备，接收当前GPS位置，基于当前GPS位置和预存电子地图中最近充电桩的GPS位置确定位置控制信号，将位置控制信号发送给行驶控制仪以控制电动汽车前往预存电子地图中最近充电桩，当从图像识别设备处接收到存在充电桩信号时，启动超声波测距板和ZIGBEE通信设备，在接收到充电桩合格信号且实时前方距离小于等于预设距离阈值时，启动自动充电设备以将充电头插入充电桩的充电插座中，凌阳SPCE061A芯片退出自动导航模式。

其中，凌阳SPCE061A芯片还与超声波测距板、左前侧超声波传感器、右前侧超声波传感器和超声波倒车防撞雷达分别连接，当接收到的实时前方距离、实时左前侧距离、实时右前侧距离或实时后方距离小于各自的预设警戒距离时，凌阳SPCE061A芯片发送制动信号；超声波测距板、左前侧超声波传感器、右前侧超声波传感器和超声波倒车防撞雷达都基于超声波在空气中的传播速度来实现距离测量；超声波测距板、左前侧超声波传感器、右前侧超声波传感器和超声波倒车防撞雷达都与温度传感器连接，用于基于电动汽车所在环境的实时温度确定超声波在空气中的传播速度。

其中，凌阳SPCE061A芯片在实时剩余电量大于等于第二预设电量阈值，控制自动充电设备的机械手以将充电头拔离充电桩的充电插座，第二预设电量阈值大于第一预设电量阈值。

可选地，在所述电动汽车中：图像识别设备包括环境亮度检测器、图像采集器和目标识别器件；图像采集器为CCD摄像头；所述电动汽车还包括：MMC存储卡，用于预先存储预设距离阈值、第一预设电量阈值和第二预设电量阈值；以及MMC存储卡可被设置在电动汽车的前端仪表盘内。

另外，导航是引导某一设备，从指定航线的一点运动到另一点的方法。导航分两类：(1)自主式导航：用飞行器或船舶上的设备导航，有惯性导航、多普勒导航和天文导航等；(2)非自主式导航：用于飞行器、船舶、汽车等交通设备与有关的地面或空中设备相配合导航，有无线电导航、卫星导航。在军事上，还要配合完成武器投射、侦察、巡逻、反潜和援救等任务。

卫星导航(Satellite navigation)是指采用导航卫星对地面、海洋、空中和空间用户进行导航定位的技术。常见的GPS导航、北斗星导航、伽利略导航等均为卫星导航。

采用导航卫星对地面、海洋、空中和空间用户进行导航定位的技术。利用太阳、月球和其他自然天体导航已有数千年历史，由人造天体导航的设想虽然早在19世纪后半期就有人提出，但直到20世纪60年代才开始实现。1964年美国建成“子午仪”卫星导航系统，并交付海军使用，1967年开始民用。1973年又开始研制“导航星”全球定位系统。苏联也建立了类似的卫星导航系统。法国、日本、中国也开展了卫星导航的研究和试验工作。卫星导航综合了传统导航系统的优点，真正实现了各种天气条件下全球高精度被动式导航定位。特别是时间测距卫星导航系统，不但能提供全球和近地空间连续立体覆盖、高精度三维定位和测速，而且抗干扰能力强。

采用本发明的基于障碍物检测识别的智能化电动汽车，针对现有技术中电动汽车智能化程度不高的技术问题，为电动汽车增加了多个雷达测距设备和自动制动设备以实现电动汽车高精度的雷达测距、自动制动，更重要的是，引入了电量检测设备、行驶控制仪、GPS定位设备、图像识别设备、超声波测距板、ZIGBEE通信设备和自动充电设备实现对附近充电站的锁定、充电桩的识别以及电动汽车的自动充电，从而从整体上提高了电动汽车的智能化水平。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (1)

1.一种直流电能表检定装置，设置于基于障碍物检测识别的智能化电动汽车，所述电动汽车包括测距设备、识别设备和主控设备，测距设备用于测量电动汽车距离障碍物的距离，识别设备用于识别障碍物是否为充电桩，主控设备与测距设备和识别设备分别连接，用于基于测距设备和识别设备的输出对电动汽车执行相应的控制方式；

其特征在于，所述电动汽车包括：

电量检测设备，设置在电动汽车的蓄电池上，用于检测蓄电池的实时剩余电量；

行驶控制仪，设置在电动汽车上，与电动汽车的方向电机控制器和速度电机控制器连接，用于接收位置控制信号，基于位置控制信号确定驱动方向和驱动速度，并将驱动方向和驱动速度分别发送给方向电机控制器和速度电机控制器；

GPS定位设备，用于接收GPS定位卫星实时发送的、电动汽车的当前GPS位置；

左前侧超声波传感器，设置在电动汽车车头左侧位置，测量电动汽车车头左侧距离附近障碍物的距离以作为实时左前侧距离输出，左前侧超声波传感器的最大测量距离为4米；

右前侧超声波传感器，设置在电动汽车车头右侧位置，测量电动汽车车头右侧距离附近障碍物的距离以作为实时右前侧距离输出，右前侧超声波传感器的最大测量距离为4米；

超声波倒车防撞雷达，设置在电动汽车车尾中央位置，测量电动汽车车尾距离后方障碍物的距离以作为实时后方距离输出，超声波倒车防撞雷达的最大测量距离为2米；

温度传感器，设置在电动汽车的外侧，用于检测电动汽车所在环境的实时温度；

直流电机驱动器，设置在电动汽车的前端仪表盘内，与凌阳SPCE061A芯片连接，用于接收制动信号，并基于制动信号确定直流电机控制信号；

电动推杆控制器，设置在电动汽车的驱动车轮的上方，由直流有刷电机、减速机构和推杆结构组成，直流有刷电机与直流电机驱动器连接以接收直流电机控制信号，并基于直流电机控制信号控制直流有刷电机的转动速率，减速机构与直流有刷电机和推杆结构分别连接，将直流有刷电机的转动转变为对推杆结构的推动；

制动主缸，设置在电动汽车的驱动车轮的上方，与推杆结构连接，用于在推杆结构对制动主缸的活塞的推动下，产生制动液压力；

盘式制动器，设置在电动汽车的驱动车轮的上方，与制动主缸和电动汽车的驱动车轮分别连接，用于基于制动主缸处的制动液压力对电动汽车的驱动车轮执行制动操作；

图像识别设备，用于对电动汽车前方景象进行拍摄以获得前方图像，并对前方图像进行图像识别以确定前方是否存在充电桩，相应地，发出存在充电桩信号或不存在充电桩信号；

ZIGBEE通信设备，设置在电动汽车上，用于与充电桩的ZIGBEE通信接口进行握手操作，握手成功则发出充电桩合格信号，握手失败则发出充电桩不合格信号；

超声波测距板，设置在电动汽车车头中央位置，测量电动汽车车头距离前方障碍物的距离以作为实时前方距离输出，超声波测距板的最大测量距离为5米；

自动充电设备，设置在电动汽车上，包括定位器、位移驱动器、机械手和充电头，定位器、位移驱动器和充电头都设置在机械手上，定位器用于检测机械手与充电桩的充电插座之间的相对距离，位移驱动器与定位器连接，用于基于相对距离驱动机械手前往充电桩的充电插座，机械手用于在抵达充电桩的充电插座后将充电头插入充电桩的充电插座中；

凌阳SPCE061A芯片，设置在电动汽车的前端仪表盘内，与电量检测设备、行驶控制仪、GPS定位设备、图像识别设备、超声波测距板、ZIGBEE通信设备和自动充电设备分别连接，当实时剩余电量小于等于第一预设电量阈值时，进入自动导航模式；凌阳SPCE061A芯片在自动导航模式中，启动GPS定位设备和图像识别设备，接收当前GPS位置，基于当前GPS位置和预存电子地图中最近充电桩的GPS位置确定位置控制信号，将位置控制信号发送给行驶控制仪以控制电动汽车前往预存电子地图中最近充电桩，当从图像识别设备处接收到存在充电桩信号时，启动超声波测距板和ZIGBEE通信设备，在接收到充电桩合格信号且实时前方距离小于等于预设距离阈值时，启动自动充电设备以将充电头插入充电桩的充电插座中，凌阳SPCE061A芯片退出自动导航模式；

其中，凌阳SPCE061A芯片还与超声波测距板、左前侧超声波传感器、右前侧超声波传感器和超声波倒车防撞雷达分别连接，当接收到的实时前方距离、实时左前侧距离、实时右前侧距离或实时后方距离小于各自的预设警戒距离时，凌阳SPCE061A芯片发送制动信号；

其中，超声波测距板、左前侧超声波传感器、右前侧超声波传感器和超声波倒车防撞雷达都基于超声波在空气中的传播速度来实现距离测量；

其中，超声波测距板、左前侧超声波传感器、右前侧超声波传感器和超声波倒车防撞雷达都与温度传感器连接，用于基于电动汽车所在环境的实时温度确定超声波在空气中的传播速度；

其中，凌阳SPCE061A芯片在实时剩余电量大于等于第二预设电量阈值，控制自动充电设备的机械手以将充电头拔离充电桩的充电插座，第二预设电量阈值大于第一预设电量阈值。