CN108983111A - 一种充电桩检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明是一种充电桩检测系统。包括有工控机、通信模块、负载和检测模块，其中工控机通过通信模块与充电桩连接，充电桩的电源模块给负载充电，检测模块分别检测充电桩的电源模块及负载的信号，且检测模块的信号输出端与工控机连接。本发明可以实时控制充电桩的输出情况，能够把充电桩在充电过程中的测试数据进行显示和储存，并根据获得的测试数据得出检测结论。本发明是一种方便实用的充电桩检测系统。

Description

一种充电桩检测系统

技术领域

本发明涉及一种充电桩检测系统，特别是一种电动汽车充电桩检测系统，属于电动汽车充电桩检测系统的创新技术。

背景技术

国内外对电动汽车充电桩各方面的电气性能都进行过研究，国家标准中也对充电桩大部分方面做出过检测的相关规定，但是最新的国家标准中，对于电动汽车充电桩电源模块的均流不平衡度的标准还不完善。现有针对电源均流不平衡度的标准有《NBT33008.1-2013 电动汽车充电设备检验试验规范 第1部分非车载充电机》以及等企业标准和能源标准。但是从我国电动汽车行业高速发展的现状来看，必须要有严格的国家标准来规范桩企生产以及车企对接进一步的也能为第三方检测机构提供检测标准，促进行业高速发展。

目前的标准中对于电源均流不平衡度衡量标准都是使用一般的针对电源的检测方式，而实际充电过程中，充电桩的工作状态会因为电动汽车电池电量的变化，从而无法很好的对充电桩充电性能进行评价。

充电桩电源模块均流基本要求如下：

（1）系统中的所有模块电源外特性要一致，均流误差通常规定为不超过5%；

（2）采用冗余供电系统以保证任一电源模块损坏或者过流保护停止工作时，负载可以从备用模块中获得在足够的能量；

（3）各个模块承受的电流自动均流，为了提高系统的可靠性，尽可能不增加外部均流控制措施，减少均流失败的因素；

（4）当输入电压或者负载电流发生变化时，应能保持输出电压的稳定，并使系统具有良好的负载响应特性，在负载突变的时候不造成电流严重分配不均而停机。

电源按照输出特性可以分为恒压源和恒流源。恒流源并联运行是不需要均流措施的，因为恒流源反馈控制量本身就是电流，只要给定相同（可以是统一给定），反馈系数可以做到差别很小，输出电流就可以做到基本相同，而恒压源模块是需要均流的。从本质上讲，模块并联需要均流的主要原因是由于模块的输出属于恒压性质，输出电压稍微差别就会导致输出电流较大差别。

一般情况下，引起充电桩电源模块不均流的原因主要有：（1）电压基准、反馈系数差别引起的输出电压的细微差别；（2）输出到负载的连接电缆电阻不匹配；（3）内部寄生参数，如开关管压降、滤波电感值等不同引起的模块不一致。在保证输出电压一致的情况下，输出到负载的等效电阻的差别也会引起输出电流的极大不均流，即等效电阻的不匹配必须通过较大的不均流来平衡。即使输出电压平均值和输出到负载的等效电阻都一样，由于开关管压降、滤波电感值不一致等原因同样会引起不均流。理由是输出电压平均值相等并不意味之输出电压瞬时值相等。

目前国内常用针对充电桩的均流检测方式会将充电机链接负载，并设置在恒压状态下运行，输入额定电压，设置输出电压整定值，调整负载电流为50%-100%额定电流输出值，分别测量各模块电流。在上下范围内改变输出直流电压整定值，重复上述实验。断开充电机任一模块电源后，再次重复上述测量。均流不平衡试验需要不少于4台的并联运行模块。均流不平衡度不应该超过5%。

均流不平衡度按公示计算：

式中β为均流不平衡度，I为实测模块电流的极限值，Ip为N个输出电流的平均值，I_N模块额定电流值。

常规检测方法是为了验证电源模块在产品层面是否符合车企和一般电源的使用要求，但是在性能检测方面存在很大局限性，就是忽略了实际充电过程中，BMS可能会需求小电压大电流的电源状态以及充电最后阶段小电流涓流充电状态，而这正是常规检测方式的盲区所在。

另外，为了使检测的范围更加全面，基于电池充电曲线检测法是尽可能的包括电源模块在实际充电中的所有情况，参考了充电桩电源模块在常规充电过程中的主要输出情况，分别为小电流恒流变电压模式及大电压恒压变电流模式。

（1）恒压阶段：设置充电机工作在恒压模式下，设置充电电压为充电机额定输出电压，输出电流以每10%额定输出电流为一个记录点，一直记录到100%额定输出电流处，分别记录每个记录点处充电机各个输出模块的输出电流情况。

（2）恒流阶段：设置充电机工作在恒流模式下，设置充电电流为充电机输出电流为稳定输出电流，输出电压以每10%额定输出电压为一个记录点，一直记录到100%额定输出电压处，分别记录每个记录点处充电机各个输出模块的输出电流情况。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种充电桩检测系统，本发明可以实时控制充电桩的输出情况，能够把充电桩在充电过程中的测试数据进行显示和储存，并根据获得的测试数据得出检测结论。本发明是一种方便实用的充电桩检测系统。

本发明的技术方案是：本发明的充电桩检测系统，包括有工控机、通信模块、负载和检测模块，其中工控机通过通信模块与充电桩连接，充电桩的电源模块给负载充电，检测模块分别检测充电桩的电源模块及负载的信号，且检测模块的信号输出端与工控机连接。

上述检测模块包括有数据采集模块和数据处理模块，数据采集模块包括有加在充电桩电源模块上的电流传感器以及加在负载端的电流电压传感器，数据处理模块包括有若干台功率分析仪，加在充电桩电源模块上的电流传感器的信号输出端以及加在负载的电流电压传感器的信号输出端分别与功率分析仪连接，功率分析仪通过RS232总线将数据送到工控机中。

本发明的充电桩检测系统，在模拟充电桩在大致符合电池充电曲线的工作状态下进行检测，同时跟踪充电桩电源模块的均流情况，最终通过测试数据来评价充电桩均流不平衡度，从而为该项目的国家标准制定作出实验参考。此外，本发明充电桩均流检测的整个过程主要是通过工控机中BMS模拟器模拟电动汽车BMS信号，与充电桩进行收发报文，进行充电过程控制，同时调整电阻负载大小，满足检测需要。工控机能够把直流充电桩充电过程中的测试数据进行显示和储存。本发明工控机可以通过现场总线在线控制负载调阻，实时控制充电桩的输出情况。本发明是一种结构简单，方便实用的电动汽车充电桩充电均流测试系统。

附图说明

图1为本发明充电桩检测系统的原理图；

图2为本发明检测模块的原理图；

图3为本发明进行充电桩均流检测的测试流程图。

具体实施方式

实施例：

本发明充电桩检测系统的原理图如图1所示，本发明的充电桩检测系统，包括有工控机、通信模块、负载和检测模块，其中工控机通过通信模块与充电桩连接，充电桩的电源模块给负载充电，检测模块分别检测充电桩的电源模块及负载的信号，且检测模块的信号输出端与工控机连接。

本实施例中，上述检测模块包括有数据采集模块和数据处理模块，数据采集模块包括有加在充电桩电源模块上的电流传感器以及加在负载端的电流电压传感器，数据处理模块包括有若干台功率分析仪，加在充电桩电源模块上的电流传感器的信号输出端以及加在负载的电流电压传感器的信号输出端分别与功率分析仪连接，功率分析仪通过RS232总线将数据送到工控机中。

本实施例中，上述充电桩包括有四台，充电桩的电源模块相应也包括有四台，数据采集模块相应包括有四个分别加在四个电源模块上的电流传感器，数据处理模块包括有一台三通道功率分析仪、一台单通道功率分析仪，其中分别加在三个电源模块上的电流传感器的信号输出端与三通道功率分析仪连接，另一个加在第四电源模块上的电流传感器的信号输出端与单通道功率分析仪连接。

本实施例中，上述加在负载的电流电压传感器包括有两个，两个电流电压传感器的信号输出端与功率分析仪连接。该功率分析仪测量充电桩总的输出电流电压。

本实施例中，上述充电桩由380V交流电源供电。

本实施例中，上述充电桩通过RS232总线接收工控机中的BMS模拟器的信号，对负载进行模拟充电。上述通信模块由CANscope组成，负责解析工控机和充电桩之间报文的监控，以表格形式显示CAN交互报文。上述工控机中包括了控制模块、数据接收模块和结果显示模块。本实施例中，上述负载为一台可控纯电阻负载箱，受工控机控制。

本发明进行充电桩均流检测的整个过程主要是通过工控机中BMS模拟器模拟电动汽车BMS信号，与充电桩进行收发报文，进行充电过程控制。同时调整电阻负载大小，满足检测需要。工控机能够把直流充电桩充电过程中的测试数据进行显示和储存。工控机可以通过现场总线在线控制负载调阻，实时控制充电桩的输出情况。本发明进行充电桩均流检测的测试流程图如图3所示。

本发明的检测结果如下：

恒压阶段：测量数据如表所示

其中In为预设输出电流，I总为测量电阻负载上的总电流，Ii为各个模块的电流情况，Ip为模块平均电流，β 为充电桩最大不均流度。

恒流阶段：测量数据如表所示

其中Un为预设输出电流，I总为测量电阻负载上的总电流，Ii为各个模块的电流情况，Ip为模块平均电流，β 为充电桩最大不均流度。

从以上两组数据可知，由于恒压阶段更接近行业标准中规定的充电桩电源模块均流不平衡度检测方法，所以充电桩总体均流情况会更加好，即便如此在行业标准中未涉及的恒压小电流工作状态下的均流还是出现了一定波动。而恒流阶段的不均流情况就更加明显，几乎都超出了行业标准中规定的5%的限值，并且在输出电压逐渐减小的情况下均流不平衡情况更加严重。

本发明通过对充电桩均流不平衡度检测现状以及充电桩电源模块均流方法进行分析后搭建出一套充电桩电源模块均流不平衡度检测系统，提出一种新的均流不平衡度检测方法，并检测获得数据，得出检测结论。有一定参考价值，能为日后制定充电桩电源米快均流不平衡度国家标准提供参考。

Claims (9)

1.一种充电桩检测系统，其特征在于包括有工控机、通信模块、负载和检测模块，其中工控机通过通信模块与充电桩连接，充电桩的电源模块给负载充电，检测模块分别检测充电桩的电源模块及负载的信号，且检测模块的信号输出端与工控机连接。

2.根据权利要求1所述的充电桩检测系统,其特征在于上述检测模块包括有数据采集模块和数据处理模块，数据采集模块包括有加在充电桩电源模块上的电流传感器以及加在负载端的电流电压传感器，数据处理模块包括有若干台功率分析仪，加在充电桩电源模块上的电流传感器的信号输出端以及加在负载的电流电压传感器的信号输出端分别与功率分析仪连接，功率分析仪通过RS232总线将数据送到工控机中。

3.根据权利要求2所述的充电桩检测系统,其特征在于上述充电桩包括有四台，充电桩的电源模块相应也包括有四台，数据采集模块相应包括有四个分别加在四个电源模块上的电流传感器，数据处理模块包括有一台三通道功率分析仪、一台单通道功率分析仪，其中分别加在三个电源模块上的电流传感器的信号输出端与三通道功率分析仪连接，另一个加在第四电源模块上的电流传感器的信号输出端与单通道功率分析仪连接。

4.根据权利要求3所述的充电桩检测系统,其特征在于上述加在负载的电流电压传感器包括有两个，两个电流电压传感器的信号输出端与功率分析仪连接。

5.根据权利要求1所述的充电桩检测系统,其特征在于上述充电桩由380V交流电源供电。

6.根据权利要求1至5任一项所述的充电桩检测系统,其特征在于上述充电桩通过RS232总线接收工控机中的BMS模拟器的信号，对负载进行模拟充电。

7.根据权利要求6所述的充电桩检测系统,其特征在于上述通信模块由CANscope组成，负责解析工控机和充电桩之间报文的监控，以表格形式显示CAN交互报文。

8.根据权利要求6所述的充电桩检测系统,其特征在于上述工控机中包括了控制模块、数据接收模块和结果显示模块。

9.根据权利要求6所述的充电桩检测系统,其特征在于上述负载为一台可控纯电阻负载箱，受工控机控制。