CN106556761B - 一种应用于现场的直流充电桩检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于现场的直流充电桩检测系统及方法：包括采集及电池电压模拟单元、负载单元和控制单元，采集及电池电压模拟单元，被配置为检测直流充电枪是否可靠连接，确认其连接后，采集交流输入的电压和电流信号以及输出的直流电压和电流信号，并将采集到的模拟量信号转换成数字信号，计算后得出直流充电桩的输入功率、输出功率、效率和谐波数值将其传输给控制单元。控制单元计算直流充电桩的效率与功率，检测直流充电桩是否在外界环境变化时及时进行调整输出值。本发明各检测阶段需要的开关量控制，由计算机发送控制命令，直接控制相关继电器的关闭或者开通即可，不需要人工手动控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于现场的直流充电桩检测系统及方法。
背景技术
近年来，由于环境问题的日益突出以及化石能源的日益枯竭，为保障国家的可持续发展，国家大力发展清洁能源。电动汽车使用电能源做为动力，具有无与伦比的环境及能源优势，因此得到了国家的支持，国家从政策、补助等多方面刺激电动汽车行业的发展。同时，为保障电动汽车行业的健康发展，充电桩设施得以大力建设。为保证电动汽车电池的可靠充电以及电网的稳定，充电桩的检测显得尤为重要。
目前，针对充电桩的现场检测，没有集成度较高的检测设备，且充电桩报文及性能需分开独立检测，使用设备较多。且检测系统需要人工手动控制，根据各检测项目，调节各检测设备进行检测。检测中的问题如下：
1、设备现场接线复杂，需对电池模拟装置、负载装置、检测装置等进行接线，造成了大量的工作量。
2、检测设备不具备全自动检测功能，需人工手动配合调节，在充电桩绝缘检测之后，对电池电压模拟装置进行手动开启，既造成了大量的工作量，又需配合。若配合不及时，容易出现充电桩无法启动现象。
3、各检测阶段需要人工手动启停各开关量信号，对各开关量的影响进行检测，无自动开启关闭功能，检测时间较长。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种应用于现场的直流充电桩检测系统及方法，本发明自动检测功能完善，可自动对各检测点进行检测，并将数据自动收集。设备集成度高、体积小，便于携带，且大部分布线固定于装置内，避免每次检测大量的重复接线，检测数据精确、检测速度快、检测人员工作量小的优点。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种应用于现场的直流充电桩检测系统，包括采集及电池电压模拟单元、负载单元和控制单元，其中，所述采集及电池电压模拟单元，被配置为检测直流充电枪是否可靠连接，确认其连接后，采集交流输入的电压和电流信号以及输出的直流电压和电流信号，并将采集到的模拟量信号转换成数字信号，计算后得出直流充电桩的输入功率、输出功率、效率和谐波数值将其传输给控制单元；
所述负载单元，连接在直流充电桩的直流输出端，被配置为由控制单元控制其投入、切除以及阻值调整动作；
所述控制单元，接收采集及电池电压模拟单元的采集信号与计算数据，被配置为显示上述接收的数据，并根据其计算直流充电桩的效率与功率，检测直流充电桩是否能够在外界环境变化时及时进行调整输出值。
所述采集及电池电压模拟单元，包括交直流采集量卡、继电器控制卡、电池电压模拟装置、电阻单元和通信端口，所述电阻单元包括多个并联的电阻，所述电阻单元一端连接直流充电桩接口，另一端连接继电器控制卡，所述交直流采集量卡连接直流充电桩接口和电阻单元，所述继电器控制卡通过通信接口与控制单元相连，由控制单元控制继电器的通断，所述电池电压模拟装置通过通信接口与控制单元相连。
所述交直流采集量卡采集电阻单元中每个电阻并入时不同的输出电压、直流充电桩交流输入的电压和电流信号以及直流充电桩输出的直流电压、电流信号，并将采集到的模拟量信号转换成数字信号，计算后得出直流充电桩的输入功率、输出功率、效率和谐波数值，通过通信接口传输至控制单元。
所述电阻单元，被配置为检测直流充电桩的充电枪是否可靠连接，充电枪插入采集及电池电压模拟装置后，充电桩内部会检测到外部电压的变化，通过电压的变化数值，判断直流充电枪是否与采集及电池电压模拟装置可靠连接。
所述采集及电池电压模拟单元内还设置有控制单元与直流充电桩的CAN通信接口。
所述继电器控制卡，包括多个继电器开关，分别被配置为控制电阻单元中每个电阻的接入、断开，电池电压模拟装置的断开与接入。
所述负载单元为可控式电阻器，与采集及电池电压模拟单元连接，通过通信接口与控制单元相连，由控制单元控制其电阻值的变化。
所述控制单元配置有车辆BMS控制软件，通过CAN通信接口与充电桩控制系统通信，并通过通信接口控制继电器控制卡的继电器，来模拟直流充电桩与车辆BMS软件通信发生故障时，充电桩是否能够及时停止输出。
基于上述系统的工作方法，包括以下步骤：
判断直流充电桩的充电枪是否与采集及电池电压模拟单元的直流枪接口可靠连接，若未可靠连接，则提示重新连接，若可靠连接，则控制继电器控制卡的相应开关，使电阻单元的每个电阻进行不同组合的接入，并将充电枪的输出电压值根据各电阻值的不同而分别显示并保存；控制继电器控制卡，使充电桩与BMS的通信连接，充电桩刷卡启动后，充电桩自发进行绝缘检测功能，当充电桩绝缘检测功能完成后，对控制单元模拟的BMS程序发送自检完成报文，控制单元接收到自检完成报文后，使电池电压模拟装置接入，启动充电桩，交直流采集量卡采集到充电桩直流输出电压并传送至控制单元，当监测到输出电压达到要求数值后，使电池电压模拟装置断开连接。
充电桩启动后，通过控制单元BMS软件发送的报文对各种故障进行模拟，检测充电桩能否及时响应。
本发明的有益效果为：
(1)现场检测时，大部分设备内置于检测单元，需要连接的线路较少，可有效减少现场工作人员的工作量。
(2)检测设备自动化检测程度高，仅需要现场工作人员从控制单元上进行控制，将充电参数从控制单元配置完成后，由计算机按步骤发送控制指令，不需要较多人工的配合。
(3)检测数据可直接存储至控制单元，数据记录的数量和准确度远远高于人工记录。
(4)各检测阶段需要的开关量控制，由计算机发送控制命令，直接控制相关继电器的关闭或者开通即可，不需要人工手动控制。
附图说明
图1为本发明的设备接线示意图。
图2为本发明的采集及电池电压模拟单元内部接线示意图。
其中，1、采集及电池电压模拟单元，2、负载单元，3、控制单元，4、直流充电枪接口，5、继电器控制卡，6、交、直流采集量处理卡，7、电池电压模拟单元，8、CAN通信端口，9、RS485通信端口。
a、直流充电桩正输出，b、直流充电桩负输出，c、CAN通信正，d、CAN通信负，e、直流充电桩接地线，f、连接确认线。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
一种应用于现场的充电桩检测系统，所述检测系统包括：采集及电池电压模拟单元、负载单元和控制单元。所述采集及电压模拟单元通过直流枪接口与直流充电桩连接，通过CAN通信及RS485接口与控制单元进行通信。所述负载单元连接至采集及电池电压模拟单元的直流输出接口，并通过通信接口与控制单元相连。
所述采集及电池电压模拟单元内包括交直流采集量卡，继电器控制卡、电池电压模拟单元、CAN通讯端口、RS485通信端口。所述交、直流采集量处理卡能够采集R1、R2、R3、R4、R5不同电阻并入时不同的输出电压、直流充电桩交流输入的电压和电流信号以及直流充电桩输出的直流电压、电流信号，并将采集到的模拟量信号转换成数字信号，计算后得出直流充电桩的输入功率、输出功率、效率、谐波数值，后通过RS485通信接口将相关数据传输至控制单元。所述继电器控制卡通过RS485通信接口与控制单元相连，可由控制单元控制继电器的通断。所述电池电压模拟单元通过RS485通信接口与控制单元相连，由控制单元控制其输出电压值。所述CAN通信接口是控制单元与直流充电桩的通信接口。
所述采集及电池电压模拟单元的R1、R2、R3、R4、R5电阻用以检测直流充电枪是否可靠连接，充电枪插入采集及电池电压模拟单元后，充电桩内部会检测到外部电压的变化，通过电压的具体数值，判断直流充电枪是否与采集及电池电压模拟单元可靠连接。
所述控制单元通过RS485通信接口接收交、直流采集量处理卡采集的R1、R2、R3、R4、R5阻值变化时引起的充电桩输出电压变化，并将电压值以数值的形式显示。
所述控制单元通过RS485通信接口控制K1、K2、K3、K4、K5继电器的通断，通过不同继电器的通断控制外部电阻的阻值，通过阻值变化引起电压的变化，检测充电桩的能否做出正确的反应。
所述控制单元安装有车辆BMS控制软件，通过CAN通信接口与充电桩控制系统通信，并通过RS485通信接口控制继电器控制卡上的K6继电器，来模拟直流充电桩与车辆BMS软件通信发生故障时，充电桩是否可以及时停止输出。
所述控制单元通过RS485通信接口接收交、直流采集量处理卡上传的直流充电桩交流输入的三相电压、电流信号和直流输出的电压、电流信号，实时显示，并可以图表的形式显示，并对电压、电流信号进行计算，得出充电桩的效率、功率。
所述控制单元通过RS485通信接口控制电池电压模拟单元的电压输出值，并通过继电器控制卡控制K7继电器的通断，投入或切除电池电压模拟单元。
所述负载单元为可控式电阻器，与采集及电池电压模拟单元连接。所述负载单元通过通信接口与控制单元相连，由控制单元控制其电阻值的变化。
本发明的工作原理：
充电桩未启动阶段：直流充电桩的充电枪插入采集及电池电压模拟单元的直流枪接口后，通过控制单元的检测程序下发K1、K2、K3、K4、K5继电器不同组合的闭合命令，并将充电枪的输出电压值根据各电阻值的不同而分别显示并保存。
充电桩启动阶段：直流充电桩的充电枪插入采集及电池电压模拟单元的直流枪接口后，控制单元下发控制指令，控制K1、K2、K3、K4、K5的部分继电器闭合，控制组合阻值为1KΩ。然后控制单元控制闭合K6继电器，完成充电桩与BMS的通信连接功能。充电桩刷卡启动后，充电桩自发进行绝缘检测功能，当充电桩绝缘检测功能完成后，对控制单元模拟的BMS程序发送自检完成报文，控制单元接收到自检完成报文后，对K7继电器发送闭合指令，然后充电桩启动完成。交、直流采集量处理卡采集到充电桩直流输出电压并传送至控制单元，当监测到输出电压达到要求数值后，控制单元下发K7继电器断开指令。然后控制单元对负载单元下发启动指令，单元启动完成。
充电桩启动后检测：
充电桩启动后，通过控制单元BMS软件发送的报文对各种故障进行模拟，检测充电桩能否及时响应。
如图1所示，一种应用于现场的直流充电桩检测系统，它包括采集及电池电压模拟单元1、负载单元2、控制单元3、直流充电枪接口4、继电器控制卡5，交、直流采集量处理卡6、电池电压模拟单元7、CAN通信端口8和RS485通信端口9。
所述控制单元3通过继电器控制卡5对继电器K1、K2、K3、K4、K5、K6下发闭合指令，并通过CAN通信端口8与直流充电桩进行通信。
所述继电器控制卡5控制继电器K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7的通断，通过RS485通信端口9与控制单元3通信。
所述电池电压模拟单元7由控制单元3通过RS485通信端口9进行控制，首先控制单元3对电池电压模拟单元下发电压输出值命令，在直流充电桩发送绝缘检测完成报文后，控制单元3通过RS485通信端口9对继电器控制卡5发送闭合继电器K7指令，完成充电桩启动，充电桩启动后，控制单元3通过RS485通信端口9对继电器控制卡5发送断开继电器K7指令。
所述交、直流采集量处理卡6采集直流充电桩交流输入的三相交流电压、电流数值以及直流充电桩输出的直流电压、电流数值，并实时计算直流充电桩的谐波、输入功率、输出功率、效率，然后将电压、电流、效果、输入功率、输出功率、谐波的数值转换为数字信号后，通过RS485通信端口9传送至控制单元3。
所述负载单元2做为直流充电桩的输出负载，与直流充电桩的直流输出相连，并通过通信端口与控制单元3通信，在控制单元3下发控制指令后，完成负载的投入、切除以及阻值调整动作。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (9)
1.一种应用于现场的直流充电桩检测系统，其特征是：包括采集及电池电压模拟单元、负载单元和控制单元，其中，所述采集及电池电压模拟单元，被配置为检测直流充电枪是否可靠连接，确认其连接后，采集交流输入的电压和电流信号以及输出的直流电压和电流信号，并将采集到的模拟量信号转换成数字信号，计算后得出直流充电桩的输入功率、输出功率、效率和谐波数值将其传输给控制单元；
所述负载单元，连接在直流充电桩的直流输出端，被配置为由控制单元控制其投入、切除以及阻值调整动作；
所述控制单元，接收采集及电池电压模拟单元的采集信号与计算数据，被配置为显示上述接收的数据，并根据其计算直流充电桩的效率与功率，检测直流充电桩是否在外界环境变化时及时进行调整输出值；
所述采集及电池电压模拟单元，包括交直流采集量卡、继电器控制卡、电池电压模拟装置、电阻单元和通信端口，所述电阻单元包括多个并联的电阻，所述电阻单元一端连接直流充电桩接口，另一端连接继电器控制卡，所述交直流采集量卡连接直流充电桩接口和电阻单元，所述继电器控制卡通过通信接口与控制单元相连，由控制单元控制继电器的通断，所述电池电压模拟装置通过通信接口与控制单元相连。
2.如权利要求1所述的一种应用于现场的直流充电桩检测系统，其特征是：所述交直流采集量卡采集电阻单元中每个电阻并入时不同的输出电压、直流充电桩交流输入的电压和电流信号以及直流充电桩输出的直流电压、电流信号，并将采集到的模拟量信号转换成数字信号，计算后得出直流充电桩的输入功率、输出功率、效率和谐波数值，通过通信接口传输至控制单元。
3.如权利要求1所述的一种应用于现场的直流充电桩检测系统，其特征是：所述电阻单元，被配置为检测直流充电桩的充电枪是否可靠连接，充电枪插入采集及电池电压模拟装置后，充电桩内部会检测到外部电压的变化，通过电压的变化数值，判断直流充电枪是否与采集及电池电压模拟装置可靠连接。
4.如权利要求1所述的一种应用于现场的直流充电桩检测系统，其特征是：所述采集及电池电压模拟单元内还设置有连接控制单元与直流充电桩的CAN通信接口。
5.如权利要求1所述的一种应用于现场的直流充电桩检测系统，其特征是：所述继电器控制卡，包括多个继电器开关，分别被配置为控制电阻单元中每个电阻的接入、断开，电池电压模拟装置的断开与接入。
6.如权利要求1所述的一种应用于现场的直流充电桩检测系统，其特征是：所述负载单元为可控式电阻器，与采集及电池电压模拟单元连接，通过通信接口与控制单元相连，由控制单元控制其电阻值的变化。
7.如权利要求1所述的一种应用于现场的直流充电桩检测系统，其特征是：所述控制单元配置有车辆BMS控制软件，通过CAN通信接口与充电桩控制系统通信，并通过通信接口控制继电器控制卡的继电器，来模拟直流充电桩与车辆BMS软件通信发生故障时，充电桩是否可以及时停止输出。
8.基于如权利要求1-7中任意所述的系统的工作方法，其特征是：包括以下步骤：
判断直流充电桩的充电枪是否与采集及电池电压模拟单元的直流枪接口可靠连接，若未可靠连接，则提示重新连接，若可靠连接，则控制继电器控制卡的相应开关，使电阻单元的每个电阻进行不同组合的接入，并将充电枪的输出电压值根据各电阻值的不同而分别显示并保存；控制继电器控制卡，使充电桩与BMS的通信连接，充电桩刷卡启动后，充电桩自发进行绝缘检测功能，当充电桩绝缘检测功能完成后，对控制单元模拟的BMS程序发送自检完成报文，控制单元接收到自检完成报文后，使电池电压模拟装置接入，启动充电桩，交直流采集量卡采集到充电桩直流输出电压并传送至控制单元，当监测到输出电压达到要求数值后，使电池电压模拟装置断开连接。
9.如权利要求8所述的工作方法，其特征是：充电桩启动后，通过控制单元BMS软件发送的报文对各种故障进行模拟，检测充电桩能否及时响应。
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