CN105785175B - 一种交直流充电桩便携式检测装置及方法 - Google Patents
一种交直流充电桩便携式检测装置及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种交直流充电桩便携式检测装置及方法，将直流充电桩检测单元与交流充电桩检测单元集成在一个便于携带的装置中，可以实现交直流充电桩的同时检测，该装置可以从交流或直流充电桩取电，在现场使用时无需外部电源，该装置具有存储功能，可以掉电保存装置配置参数以及被测供电桩的信息以及日志，该装置具有对外通信功能，可以使用上位机软件对设备进行配置或导出测供电桩的信息以及日志，该装置可以扩展外部电阻箱，直流电表实现充电桩带载测试以及出厂校准功能。
Description
【技术领域】
本发明属于新能源及电动汽车领域，具体涉及一种交直流充电桩便携式检测装置及方法。
【背景技术】
随着电动汽车产业的迅猛发展，充电桩业已成为商场地下车库、小区停车场的标准配置。充电桩施工完成后，就现场施工人员来说，对充电桩的调试与检测一般实车进行充电或使用体积较大的BMS模拟器进行测试。在交直流充电桩都具备的充电站，往往需要交流和直流充电桩多套不同的测试设备。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种交直流充电桩便携式检测装置及方法，将直流充电桩检测单元与交流充电桩检测单元集成在一个便于携带的装置中，可以实现交直流充电桩的同时检测。
为了达到上述目的，一种交直流充电桩便携式检测装置，包括处理单元，处理单元连接有交流充电桩检测单元和直流充电桩检测单元，处理单元还连接有数据储存单元、人机交互单元、通信接口和负载箱扩展接口；
所述交流充电桩检测单元用过采集交流充电桩的实时数据，并发送给处理单元；
所述直流充电桩检测单元用于采集直流充电桩的实时数据，并发送给处理单元。
所述处理单元包括微处理器和外围电路、看门狗电路以及电源监控电路，微处理器为单片机、ARM或DSP。
所述交流充电桩检测单元用于模拟充电枪和电动汽车的连接过程和充电开始、充电结束的过程；
所述交流充电桩检测单元包括CP下拉电阻、CP并联电阻、CP并联下拉电阻接入开关以及充电桩交流输出指示电路，CP下拉电阻、CP并联下拉电阻和CP并联下拉电阻接入开关用于模拟枪头连接状态与电动汽车充电状态，指示电路用于指示输出状态；
所述直流充电桩检测单元用于模拟充电桩与电动汽车的整个充电过程；整个充电过程包括充电枪接入电动汽车的连接过程、充电桩与BMS的握手过程、充电开始过程、充电结束过程，还能够通过直流充电桩检测单元模拟BMS故障，试验充电桩能否及时终止充电的故障检测；
直流充电桩检测单元包括CAN通信单元、CC1下拉电阻、枪头辅源检测电路以及充电桩输出直流电压检测电路，直流电压检测电路为隔离或者非隔离形式的高阻采样电路。
所述人机交互单元包括显示器、按键以及指示灯；
所述实时数据包括充电桩的充电电压、充电电流和握手请求信息。
所述通信接口包括有线接口和无线接口，有线接口包括RS-485接口、RS-232接口、RS-422接口以及CAN接口中的至少一种，无线接口包括WIFI、蓝牙以及ZIGBEE中的至少一种。
所述负载箱扩展接口包括一个RS-485通信接口和至少一路开关装置。
一种交直流充电桩便携式检测装置的检测方法，包括交流充电桩检测单元的交流充电桩检测方法和直流充电桩检测单元的直流充电桩检测方法。
所述交流充电桩检测单元的交流充电桩检测方法包括以下步骤：
步骤一，插入枪头时，充电桩便携式检测装置内部CP下拉电阻接入；
步骤二，充电桩在检测到CP信号后，进入“车辆准备就绪阶段”；
步骤三，按下CP并联下拉电阻接入开关，进入“充电系统启动阶段”；
步骤四，充电桩输出交流电源，指示灯指示输出电压；
步骤五，松开CP并联下拉电阻接入开关，进入“充电系统结束或停止阶段”；
步骤六，充电桩切断交流输出，指示灯指示输出电压，即坚持完毕；
步骤七，将检测信息发送至处理单元中。
所述直流充电桩检测单元的直流充电桩检测方法包括以下步骤：
步骤一，插入枪头，车辆控制装置提供下拉电阻；
步骤二，充电桩检测到CC1信号后，枪头输出+12V或+24V电压，并且开始发送“充电桩辨识报文”；
步骤三，充电桩便携式检测装置得到辅源供电后，检测+12V或+24V供电，并点亮+12V或+24V指示灯；
步骤四，充电桩便携式检测装置发送“车辆控制装置辨识报文”，完成握手，指示灯指示CAN通信正常；
步骤五，充电桩便携式检测装置根据“充电桩最大输出能力”报文得到桩体信息，并在显示屏上显示桩体信息；
步骤六，充电桩便携式检测装置下发“电池充电需求报文”，充电桩输出电压下限，采样电路检测该电压，指示灯指示输出电压极性，显示屏显示电压值；
步骤七，充电桩便携式检测装置下发“电池充电需求报文”，充电桩输出电压上限，采样电路检测该电压，指示灯指示输出电压的等级，显示屏显示电压值；
步骤八，选择是否结束检测，若选择“是”，则继续下面步骤；若选择“否”，则返回步骤五；
步骤九，充电桩便携式检测装置记录检测信息；
步骤十，充电桩便携式检测装置下发“车辆控制装置中止充电报文”；
步骤十一，充电桩断开主电、断开辅源公供电，检测完毕；
步骤十二，将检测信息发送至处理单元中。
所述直流充电桩检测单元能够检测直流充电桩故障，检测方法如下：
步骤一，当充电桩检测到开机命令后，如果充电桩便携式检测装置不启机，则重点关注辅源是否故障；
步骤二，当充电桩便携式检测装置开机后一直显示“通信故障”，则关注CAN通信是否正常；
步骤三，在充电桩便携式检测装置下发“电池充电需求报文”时，如果检测到输出电压极性反接，充电桩便携式检测装置会通过指示灯和显示屏进行告警，则表示充电桩极性反接；
步骤四，在充电桩便携式检测装置下发“电池充电需求报文”时，如果检测到输出电压与给定电压之差绝对值大于20V，则表示充电桩电压输出故障；
步骤五，如果充电桩便携式检测装置工作时，CAN通信接收到充电桩发送的“充电桩错误报文”，则充电桩便携式检测装置解析报文内容，显示对应的故障详细信息。
与现有技术相比，本发明将直流充电桩检测单元与交流充电桩检测单元集成在一个便于携带的装置中，可以实现交直流充电桩的同时检测，该装置可以从交流或直流充电桩取电，在现场使用时无需外部电源，该装置具有存储功能，可以掉电保存装置配置参数以及被测供电桩的信息以及日志，该装置具有对外通信功能，可以使用上位机软件对设备进行配置或导出测供电桩的信息以及日志，该装置可以扩展外部电阻箱，直流电表实现充电桩带载测试以及出厂校准功能。
【附图说明】
图1为本发明的原理框图；
图2为本发明交流充电桩检测单元的工作流程图；
图3为本发明直流充电桩检测单元的工作流程图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见图1，一种交直流充电桩便携式检测装置，包括处理单元1，处理单元1连接有交流充电桩检测单元2和直流充电桩检测单元3，处理单元1还连接有数据储存单元4、人机交互单元5、通信接口6和负载箱扩展接口7；交流充电桩检测单元2用于采集交流充电桩的实时数据，并发送给处理单元1；直流充电桩检测单元3用于采集直流充电桩的实时数据，并发送给处理单元1，实时数据包括充电桩的充电电压、充电电流和握手请求信息。
本装置用于模拟充电桩与电动汽车的整个充电过程，该过程包括：充电枪接入电动汽车的连接过程、充电桩与BMS的握手过程、充电开始过程、充电结束过程，还可以通过该检测装置模拟BMS故障，试验充电桩能否及时终止充电的故障检测。
处理单元1包括微处理器和外围电路、看门狗电路以及电源监控电路，微处理器为单片机、ARM或DSP。
交流充电桩检测单元2用于模拟充电枪和电动汽车的连接过程和充电开始、充电结束的过程；交流充电桩检测单元2包括CP下拉电阻、CP并联下拉电阻、CP并联下拉电阻接入开关以及充电桩交流输出指示电路，CP下拉电阻、CP并联下拉电阻和CP并联下拉电阻接入开关用于模拟枪头连接状态与电动汽车充电状态，指示电路用于指示输出状态。
直流充电桩检测单元3用于模拟充电桩与电动汽车的整个充电过程；整个充电过程包括充电枪接入电动汽车的连接过程、充电桩与BMS的握手过程、充电开始过程、充电结束过程，还能够通过直流充电桩检测单元3模拟BMS故障，试验充电桩能否及时终止充电的故障检测；直流充电桩检测单元3包括CAN通信单元、CC1下拉电阻、枪头辅源检测电路以及充电桩输出直流电压检测电路，直流电压检测电路为隔离或者非隔离形式的高阻采样电路。
数据存储单元4可以是EEPROM、FLASH、FRAM等掉电非遗失存储设备，种类可以是一种或多种，数量可以为一个或多个。
人机交互单元5包括显示器、按键以及指示灯，其显示器可以是OLED有机物发光二极管、LCD液晶显示屏、LED数码管或VFD真空荧光显示器，按键和指示灯可以有一个或多个。
通信接口6包括有线接口和无线接口，有线接口包括RS-485接口、RS-232接口、RS-422接口以及CAN接口中的至少一种，无线接口包括WIFI、蓝牙以及ZIGBEE中的至少一种。
负载箱扩展接口7包括一个RS-485通信接口和至少一路开关装置，RS-485接口与计量电表进行通信，读取充电桩枪头输出电压和电流；开关装置可以是继电器、三极管或MOS管等，至少有一个开关装置作为负载总开关，其余开关装置用于投切不同功率等级的负载。
一种交直流充电桩便携式检测装置的检测方法，包括交流充电桩检测单元2的交流充电桩检测方法和直流充电桩检测单元3的直流充电桩检测方法。
参见图2，交流充电桩检测单元2的交流充电桩检测方法包括以下步骤：
步骤一，插入枪头时，充电桩便携式检测装置内部CP下拉电阻接入；
步骤二，充电桩在检测到CP信号后，进入“车辆准备就绪阶段”；
步骤三，按下CP并联下拉电阻接入开关，进入“充电系统启动阶段”；
步骤四，充电桩输出交流电源，指示灯指示输出电压；
步骤五，松开CP并联下拉电阻接入开关，进入“充电系统结束或停止阶段”；
步骤六，充电桩切断交流输出，指示灯指示输出电压，即检测完毕；
步骤七，将检测信息发送至处理单元1中。
参见图3，直流充电桩检测单元3的直流充电桩检测方法包括以下步骤：
步骤一，插入枪头，车辆控制装置提供下拉电阻；
步骤二，充电桩检测到CC1信号后，枪头输出+12V或+24V电压，并且开始发送“充电桩辨识报文”；
步骤三，充电桩便携式检测装置得到辅源供电后，检测+12V或+24V供电，并点亮+12V或+24V指示灯；
步骤四，充电桩便携式检测装置发送“车辆控制装置辨识报文”，完成握手，指示灯指示CAN通信正常；
步骤五，充电桩便携式检测装置根据“充电桩最大输出能力”报文得到桩体信息，并在显示屏上显示桩体信息；
步骤六，充电桩便携式检测装置下发“电池充电需求报文”，充电桩输出电压下限，采样电路检测该电压，指示灯指示输出电压极性，显示屏显示电压值；
步骤七，充电桩便携式检测装置下发“电池充电需求报文”，充电桩输出电压上限，采样电路检测该电压，指示灯指示输出电压的等级，显示屏显示电压值；
步骤八，选择是否结束检测，若选择“是”，则继续下面步骤；若选择“否”，则返回步骤五；
步骤九，充电桩便携式检测装置记录检测信息；
步骤十，充电桩便携式检测装置下发“车辆控制装置中止充电报文”；
步骤十一，充电桩断开主电、断开辅源供电，检测完毕；
步骤十二，将检测信息发送至处理单元1中。
直流充电桩检测单元3能够检测直流充电桩故障，检测方法如下：
步骤一，当充电桩检测到开机命令后，如果充电桩便携式检测装置不启机，则重点关注辅源是否故障；
步骤二，当充电桩便携式检测装置开机后一直显示“通信故障”，则关注CAN通信是否正常；
步骤三，在充电桩便携式检测装置下发“电池充电需求报文”时，如果检测到输出电压极性反接，充电桩便携式检测装置会通过指示灯和显示屏进行告警，则表示充电桩极性反接；
步骤四，在充电桩便携式检测装置下发“电池充电需求报文”时，如果检测到输出电压与给定电压之差绝对值大于20V，则表示充电桩电压输出故障；
步骤五，如果充电桩便携式检测装置工作时，CAN通信接收到充电桩发送的“充电桩错误报文”，则充电桩便携式检测装置解析报文内容，显示对应的故障详细信息。
故障信息可参考《GBT 27930-2011电动汽车非车载传导式充电桩与电池管理系统之间的通信协议》第10.5.2节PGN7936充电桩错误报文之规定。
本发明具有小型化、多功能、便携式、无需外部供电的特点，主要应用场合如下：
1、充电桩安装后现场调试使用：充电桩在现场安装完成后，需要对充电桩的功能进行一个测试，使用本发明可以模拟电动汽车车辆控制装置实现对直流充电桩的调度；
2、充电站运维使用：充电站建成运营后，物业、巡检人员可以使用本发明对充电桩进行检测；
3、实验室以及充电桩出厂调试时使用(配合电阻负载箱)：本发明可以控制外部扩展的电阻箱投切不同的负载，模拟不同的充电电流；同时，通过外部通信接口可以读取到充电的电压以及电流值，通过预制的程序可以对充电桩的采样进行校准。
Claims (9)
1.一种交直流充电桩便携式检测装置，其特征在于，包括处理单元(1)，处理单元(1)连接有交流充电桩检测单元(2)和直流充电桩检测单元(3)，处理单元(1)还连接有数据储存单元(4)、人机交互单元(5)、通信接口(6)和负载箱扩展接口(7)；
所述交流充电桩检测单元(2)用于采集交流充电桩的实时数据，并发送给处理单元(1)；
所述直流充电桩检测单元(3)用于采集直流充电桩的实时数据，并发送给处理单元(1)；
所述交流充电桩检测单元(2)用于模拟充电枪和电动汽车的连接过程和充电开始、充电结束的过程；
所述交流充电桩检测单元(2)包括CP下拉电阻、CP并联下拉电阻、CP并联下拉电阻接入开关以及充电桩交流输出指示电路，CP下拉电阻、CP并联下拉电阻和CP并联下拉电阻接入开关用于模拟枪头连接状态与电动汽车充电状态，指示电路用于指示输出状态；
所述直流充电桩检测单元(3)用于模拟充电桩与电动汽车的整个充电过程；整个充电过程包括充电枪接入电动汽车的连接过程、充电桩与BMS的握手过程、充电开始过程、充电结束过程，还用于通过直流充电桩检测单元(3)模拟BMS故障，试验充电桩能否及时终止充电的故障检测；
直流充电桩检测单元(3)包括CAN通信单元、CC1下拉电阻、枪头辅源检测电路以及充电桩输出直流电压检测电路，直流电压检测电路为隔离或者非隔离形式的高阻采样电路。
2.根据权利要求1所述的一种交直流充电桩便携式检测装置，其特征在于，所述处理单元(1)包括微处理器和外围电路、看门狗电路以及电源监控电路，微处理器为单片机、ARM或DSP。
3.根据权利要求1所述的一种交直流充电桩便携式检测装置，其特征在于，所述人机交互单元(5)包括显示器、按键以及指示灯；
所述实时数据包括充电桩的充电电压、充电电流和握手请求信息。
4.根据权利要求1所述的一种交直流充电桩便携式检测装置，其特征在于，所述通信接口(6)包括有线接口和无线接口，有线接口包括RS-485接口、RS-232接口、RS-422接口以及CAN接口中的至少一种，无线接口包括WIFI、蓝牙以及ZIGBEE中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种交直流充电桩便携式检测装置，其特征在于，所述负载箱扩展接口(7)包括一个RS-485通信接口和至少一路开关装置。
6.权利要求1所述的一种交直流充电桩便携式检测装置的检测方法，其特征在于，包括交流充电桩检测单元(2)的交流充电桩检测方法和直流充电桩检测单元(3)的直流充电桩检测方法。
7.根据权利要求6所述的一种交直流充电桩便携式检测装置的检测方法，其特征在于，所述交流充电桩检测单元(2)的交流充电桩检测方法包括以下步骤：
步骤一，插入枪头时，充电桩便携式检测装置内部CP下拉电阻接入；
步骤二，充电桩在检测到CP信号后，进入“车辆准备就绪阶段”；
步骤三，按下CP并联下拉电阻接入开关，进入“充电系统启动阶段”；
步骤四，充电桩输出交流电源，指示灯指示输出电压；
步骤五，松开CP并联下拉电阻接入开关，进入“充电系统结束或停止阶段”；
步骤六，充电桩切断交流输出，指示灯指示输出电压，即检测完毕；
步骤七，将检测信息发送至处理单元(1)中。
8.根据权利要求6所述的一种交直流充电桩便携式检测装置的检测方法，其特征在于，所述直流充电桩检测单元(3)的直流充电桩检测方法包括以下步骤：
步骤一，插入枪头，车辆控制装置提供下拉电阻；
步骤二，充电桩检测到CC1信号后，枪头输出+12V或+24V电压，并且开始发送“充电桩辨识报文”；
步骤三，充电桩便携式检测装置得到辅源供电后，检测+12V或+24V供电，并点亮+12V或+24V指示灯；
步骤四，充电桩便携式检测装置发送“车辆控制装置辨识报文”，完成握手，指示灯指示CAN通信正常；
步骤五，充电桩便携式检测装置根据“充电桩最大输出能力”报文得到桩体信息，并在显示屏上显示桩体信息；
步骤六，充电桩便携式检测装置下发“电池充电需求报文”，充电桩输出电压下限，采样电路检测该电压，指示灯指示输出电压极性，显示屏显示电压值；
步骤七，充电桩便携式检测装置下发“电池充电需求报文”，充电桩输出电压上限，采样电路检测该电压，指示灯指示输出电压的等级，显示屏显示电压值；
步骤八，选择是否结束检测，若选择“是”，则继续下面步骤；若选择“否”，则返回步骤五；
步骤九，充电桩便携式检测装置记录检测信息；
步骤十，充电桩便携式检测装置下发“车辆控制装置中止充电报文”；
步骤十一，充电桩断开主电、断开辅源供电，检测完毕；
步骤十二，将检测信息发送至处理单元(1)中。
9.根据权利要求6所述的一种交直流充电桩便携式检测装置的检测方法，其特征在于，所述直流充电桩检测单元(3)能够检测直流充电桩故障，检测方法如下：
步骤一，当充电桩检测到开机命令后，如果充电桩便携式检测装置不启机，则重点关注辅源是否故障；
步骤二，当充电桩便携式检测装置开机后一直显示“通信故障”，则关注CAN通信是否正常；
步骤三，在充电桩便携式检测装置下发“电池充电需求报文”时，如果检测到输出电压极性反接，充电桩便携式检测装置会通过指示灯和显示屏进行告警，则表示充电桩极性反接；
步骤四，在充电桩便携式检测装置下发“电池充电需求报文”时，如果检测到输出电压与给定电压之差绝对值大于20V，则表示充电桩电压输出故障；
步骤五，如果充电桩便携式检测装置工作时，CAN通信接收到充电桩发送的“充电桩错误报文”，则充电桩便携式检测装置解析报文内容，显示对应的故障详细信息。
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| 电动汽车交流充电桩测试;黄默涵 等;《甘肃科技》;20140831;第30卷(第16期);第48-50页，第75页 * |
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