CN109747468A - 一种电动汽车直流充电检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车直流充电检测装置及一种电动汽车直流充电机检测方法。所述电动汽车直流充电检测装置包括：控制单元(1)、直流采集单元(2)、接口模拟单元(3)、第一充电接口(7)和第二充电接口(8)，所述第一充电接口(7)适于与直流充电机(200)连接；所述第二充电接口(8)适于与电动汽车(300)连接；所述接口模拟单元(3)和第一充电接口(7)、第二充电接口(8)电连接。本发明的电动汽车直流充电检测装置适于直接连接直流充电机和电动汽车，能够直接以电动汽车作为充电检测的负载，从而避免了能源浪费，且避免了对检测用可编程直流负载的需求，大大降低了对整个检测系统的投入成本要求。

Description

一种电动汽车直流充电检测装置

技术领域

本发明涉及电动汽车充电检测装置技术领域，特别是涉及一种电动汽车直流充电检测装置。

背景技术

随着技术发展，电动汽车日益普及，对电动汽车辅助设备需求日益剧增。电动汽车充电机(含充电桩等各种具体形式)作为电动汽车充电的关键设备，其品质直接影响电动汽车的使用。所以，必须认真执行对电动汽车充电机的检测。尤其是对电动汽车充电机进行便捷、可靠的现场检测。

在现有技术中，一种现场检测方式为采用集装箱式检测装置来进行现场检测。此种集装箱式检测装置将直流负载、各种检测单元等集成在一个庞大的箱体内，体积过于庞大，接线过于复杂，非常不适合充电机的现场检测。

现有技术的另一种检测装置包括直流车辆接口电路模拟器、便携式电脑、示波器、可编程直流负载等。该种检测装置对现场环境的依赖程度依旧很高，例如，对可编程直流负载的需求，对测试系统接线的需求等等。此外，仍然存在体积庞大，安装不便等缺点。

现有技术的第三种检测装置例如是北京博电新力公司的CPD200和CPA200的便携式的电动汽车充电设施检测装置。此种检测装置利用配备的可编程直流负载等相应负载来实现对充电设施的现场检测。所述负载采用电阻作为负载，在测试的过程中将电能以热量的方式消耗掉，是对能源的极大浪费；或者采用可回馈的电子负载作为测试系统中的测试负载，又存在干扰电网等诸多的隐患。且同时存在负载体积大、安装与运输不便等缺点。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动汽车直流充电检测装置来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。

为实现上述目的，本发明提供一种手持式的电动汽车直流充电检测装置。所述电动汽车直流充电检测装置包括：控制单元、直流采集单元、接口模拟单元、第一充电接口和第二充电接口，

所述第一充电接口适于与直流充电机连接；

所述第二充电接口适于与电动汽车连接；

所述接口模拟单元通过第一内部线缆和所述第一充电接口电连接，所述接口模拟单元通过第二内部线缆与所述第二充电接口电连接，且所述接口模拟单元由所述控制单元控制；

所述直流采集单元采集所述第一内部线缆或第二内部线缆的电气信号，并将采集的电气信号传送至所述控制单元。

优选地，所述接口模拟单元在所述控制单元控制下，具有下述三种工作状态：

检测充电机工作状态：当检测直流充电机时，所述接口模拟单元模拟为电动汽车端功能；

检测充电功能工作状态：当检测电动汽车的直流充电功能时，所述接口模拟单元模拟为直流充电机端功能；

监测充电工作状态：当监测电动汽车直流充电功能时，所述接口模拟单元直接将第一充电接口和第二充电接口信号连通。

优选地，在检测充电机工作状态下，所述接口模拟单元模拟电动汽车的BMS，且直接与直流充电机进行通讯；在检测充电机工作状态下，所述接口模拟单元模拟直流充电机的控制单元，且直接与电动汽车的BMS进行通讯。

优选地，所述的电动汽车直流充电检测装置还包括：模拟电平转换单元和数字电平转换单元，

其中，所述模拟电平转换单元将来自其它信号输入接口的外部模拟信号通过线性隔离芯片进行隔离，输入至所述直流采集单元，

所述数字电平转换单元将来自其它信号输入接口的外部数字信号通过数字隔离芯片进行隔离，输入至所述控制单元。

优选地，所述电动汽车直流充电检测装置的电源单元包括：电池模组、电池充电模块、开关阵列、交流转直流模块和直流转直流模块，

其中，所述电池模组通过电池充电模块与开关阵列连接，所述交流转直流模块用于将市电接入开关阵列，所述直流转直流模块用于将来自直流充电机内部的辅助电源接入开关阵列，在所述开关阵列采用优先级策略，在同一时刻仅有一种电源接入所述电池充电模块，为所述电池模组充电。

优选地，所述第一充电接口的形式为充电枪座，适于与直流充电机的充电枪头配合；所述第二充电接口的形式为充电枪头，适于与电动汽车的充电枪座配合。

优选地，所述电气信号包括：直流电压、直流电流、控制导引信号、辅助电源电压以及辅助电源电流；报文信号通过接口模拟单元接入到控制单元。

优选地，所述电动汽车直流充电检测装置为手持式的电动汽车直流充电检测装置，

所述电动汽车直流充电检测装置带有网口和/或无线通讯接口。

本发明还提供一种电动汽车直流充电机检测方法，所述电动汽车直流充电机检测方法使用上述的电动汽车直流充电检测装置进行检测，将所述第一充电接口与直流充电机连接；将所述第二充电接口与电动汽车连接。

优选地，所述控制单元使得所述接口模拟单元处于检测充电机工作状态，所述控制单元基于所述直流采集单元采集的电气信号以及与所述直流充电机的通讯情况，得出对所述直流充电机的检测结果。

优选地，所述控制单元使得所述接口模拟单元处于监测充电工作状态，所述控制单元基于所述直流采集单元采集的电气信号以及基于所述接口模拟单元监听到的所述直流充电机与所述电动汽车的BMS的通讯情况，实现对直流充电机充电计量功能的现场检定，以及或者实现对充电故障的分析和判断。

本发明的电动汽车直流充电检测装置适于直接连接直流充电机和电动汽车，能够直接以电动汽车作为充电检测的负载，从而避免了能源浪费，且避免了对检测用可编程直流负载的需求，大大降低了对整个检测系统的投入成本要求。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的电动汽车直流充电检测装置的示意图。

图2是根据本发明一实施例的电动汽车直流充电检测装置的电源单元的示意图。

图3是根据本发明一实施例的电动汽车直流充电检测装置的使用连接方式的示意图。

附图标记：

1	控制单元	63	开关阵列
				2	直流采集单元	64	AC/DC转换器
3	接口模拟单元	65	DC/DC转换器
				4	模拟电平转换单元	100	直流充电检测装置
5	数字电平转换单元	200	直流充电机
				6	电源单元	300	电动汽车
7	第一充电接口	401	第一连接线缆
				8	第二充电接口	402	第二连接线缆
9	其它信号输入接口	403	第一内部线缆
				61	电池模组	404	第二内部线缆
62	电池充电模块

具体实施方式

在附图中，使用相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

参见图1-3，本发明的电动汽车直流充电检测装置包括控制单元1、直流采集单元2、接口模拟单元3、模拟电平转换单元4、数字电平转换单元5、电源单元6、第一充电接口7和第二充电接口8。第一充电接口7适于与直流充电机200连接。第二充电接口8适于与电动汽车300连接。接口模拟单元3通过第一内部线缆403和第一充电接口7电连接；通过第二内部线缆404与所述第二充电接口8电连接，且所述接口模拟单元3由所述控制单元1控制。直流采集单元2采集所述第一内部线缆403或第二内部线缆404的电气信号，并将采集的电气信号传送至所述控制单元1。

所述电气信号例如包括：直流电压、直流电流、控制导引信号、辅助电源电压以及辅助电源电流。第一充电接口7和第二充电接口8之间(即充电机和BMS之间)的报文信号可以通过接口模拟单元3接入到控制单元1。

本发明的电动汽车直流充电检测装置的各部分集成为一个一体化的小型装置，更具体地，本发明的整个电动汽车直流充电检测装置为一个手持式装置。

本发明的电动汽车直流充电检测装置适于直接连接直流充电机和电动汽车，能够直接以电动汽车作为充电检测的负载，从而避免了能源浪费，且避免了对检测用可编程直流负载的需求，大大降低了对整个检测系统的投入成本要求。

本发明的电动汽车直流充电检测装置可以设置为适应于各种不同形式或规格的直流充电机和各种不同形式或规格的电动汽车。

控制单元1为整个装置的控制中心，其他单元都受控制单元1的控制。控制单元1可以采用任何适当的形式、构造与电路，只要能够完成必须的控制功能即可。

直流采集单元2用于采集直流信号。直流采集单元2优选为高精度直流采集单元。直流采集单元2内设置有高精度高速的模数转换器，通过高精度高速的模数转换器，在对电动汽车(电能车辆)直流充电过程中，充电枪线缆中所有电气信号进行模数转换，为充电桩(直流充电机200)或电动汽车300的检测、监测提供数据支撑。充电枪线缆中的电气信号例如包括：直流电压、直流电流、CC1电压、CC2电压、辅助电源电压、辅助电源电流、以及其他模拟信号等等。

在图示实施例中，直流采集单元2设置为采集第一充电接口7侧的电气信号。在一个未图示的备选实施例中，直流采集单元2设置为采集第二充电接口8侧的电气信号。

参见图3，直流采集单元2还采集来自模拟电平转换单元4的信号，更具体地，采集来自其它信号输入接口9的模拟电平信号。

接口模拟单元3能够模拟电动汽车直流充电检测、监测过程中充电接口的各种状态。为了将电动汽车的内部电池作为灵活的负载使用，本发明中，直流充电机和电动汽车非直接通讯，而是通过本发明设备辗转了一次，使得直流充电机和电动汽车都能够按照预期的方式工作。

在一个实施例中，接口模拟单元3对应于不同的检测功能，具有三种不同的工作状态：检测充电机状态、检测充电功能状态、以及监测充电状态。

也就是说，接口模拟单元3在控制单元1控制下，具有下述三种工作状态。

检测充电机工作状态：当检测直流充电机200时，所述接口模拟单元3模拟为电动汽车端功能。接口模拟单元3的检测充电机工作状态，用于对充电机的性能进行检测。在检测充电机工作状态下，所述接口模拟单元3模拟电动汽车的BMS，且直接与直流充电机200进行通讯。然后根据需要，接口模拟单元3将来自充电机的信号再发给电动汽车的BMS；或者将来自充电机的信号进行变更后，再发给电动汽车的BMS；或者，将部分信号不发给电动汽车的BMS。在一个可选实施例中，控制单元1对于充电机检测具有设定的程序，从而，根据设定的程序，模拟电动汽车的BMS向充电机发出各种信号。检测充电机对于所述各种信号(模拟的BMS信号)的反应与处理是否正常。例如，不管电动汽车的实际电池储电量状态(SOC)如何，控制单元1控制接口模拟单元3在较短的时间内依次向充电机发出SOC＝10％、SOC＝20％、SOC＝30％、SOC＝40％SOC＝50％、SOC＝60％、SOC＝70％、SOC＝80％、SOC＝90％、SOC＝95％、SOC＝100％的信号；同时检测充电机的输出电流、输出电压、通讯报文等是否符合标准要求。

检测充电功能工作状态：当检测电动汽车300的直流充电功能时，所述接口模拟单元3模拟为直流充电机端功能。检测充电功能工作状态用于检测电动汽车的充电功能是否正常。

在检测充电功能工作状态下，所述接口模拟单元3模拟直流充电机200，且直接与电动汽车的BMS进行通讯。然后根据需要，接口模拟单元3将来自电动汽车的BMS的信号再发给充电机；或者将来自电动汽车的BMS的信号进行变更后，再发给充电机；或者，将部分信号不发给充电机。在一个可选实施例中，控制单元1对于电动汽车的充电功能检测具有设定的程序，从而，根据设定的程序，模拟充电机向电动汽车的BMS发出各种信号。检测电动汽车的BMS对于所述各种信号(模拟的BMS信号)的反应与处理是否正常。例如，不管充电机是实际输出电流和电压如何，控制单元1控制接口模拟单元3在较短的时间内依次向电动汽车输出“电压＝10％额定电压”、“电压＝20％额定电压”、“电压＝30％额定电压”、“电压＝40％额定电压”、“电压＝50％额定电压”、“电压＝60％额定电压”、“电压＝70％额定电压”、“电压＝80％额定电压”、“电压＝90％额定电压”、“电压＝95％额定电压”、“电压＝100％额定电压”、“电压＝105％额定电压”的不同输出电压；同时检测电动汽车的BMS发出的通讯信号，以及充电电流，等等，并由此判断电动汽车的充电功能是否正常。

监测充电工作状态：当监测电动汽车直流充电功能时，所述接口模拟单元3直接将第一充电接口7和第二充电接口8信号连通。在此种情况下，接口模拟单元3仅仅监测第一充电接口7和第二充电接口8之间的通讯报文，但是不对第一充电接口7和第二充电接口8之间的信号进行改变。

模拟电平转换单元4将来自其它信号输入接口9的外部模拟信号通过线性隔离芯片进行隔离，输入至所述直流采集单元2。

数字电平转换单元5将来自其它信号输入接口9的外部数字信号通过数字隔离芯片进行隔离，输入至所述控制单元1。

通过直流采集单元2和控制单元1内部的数字信号采集功能，对电动汽车充电状态进行监测，获取其特征，并通过关键时刻数据的特性，对检测结果得出结论。关键时刻例如是指检测判据时刻点。

本发明的电动汽车直流充电检测装置包括电源单元6。所述电动汽车直流充电检测装置的电源单元6包括：电池模组61、电池充电模块62、开关阵列63、交流转直流模块64和直流转直流模块65，电源单元6带有电池模组61，也就是说，本发明的电动汽车直流充电检测装置采用电池供电，从而无需从外部供电，整个装置依然能够工作。

电池模组61通过电池充电模块62与开关阵列63连接，所述交流转直流模块64用于将市电接入开关阵列63，所述直流转直流模块65用于将来自直流充电机200内部的辅助电源接入开关阵列63，在所述开关阵列63采用优先级策略，在同一时刻仅有一种电源接入所述电池充电模块62，为所述电池模组61充电。

有利的是，在本发明的实施例中，电池模组61为大容量电池。也就是说，本发明的电动汽车直流充电检测装置通过配备大容量电池和获取直流充电接口中辅助电源的能力，使得本发明的装置能够长时间工作，无需在测试的过程中外接其他电源。

此外，在电池模组61内部电能不足时，本发明的电动汽车直流充电检测装置可使用充电枪中的直流电能为电池模组61充电，还可以使用市电为电池模组61充电。

具体而言，本发明的电动汽车直流充电检测装置工作时所需的电能通过其电源单元6内的电池模组61提供。在电池模组61内部电量充足时，整个检测装置能够正常工作。

在电池模组61内部电池模组电能不足时，通过市电、被测直流充电机为电池模组61充电，并为整个装置提供所需的电能。

市电通过交流转直流模块(AC/DC转换器)64，接入开关阵列63。在直流充电机200启动后，直流充电机200内部的辅助电源经过直流转直流模块(DC/DC转换器)65，同样也接入开关阵列63。此两种电能来源具备在开关阵列63中经过优先级策略，在同一时刻仅有一种接入电池充电模块62，为内部的电池模组61充电。

这种灵活的电源获取方式，使得检测可以长时间进行，而无需提供外部供电。

为解决检测系统模块之间的接线繁多的问题，所述第一充电接口7的形式为充电枪座，适于与直流充电机200的充电枪头配合；所述第二充电接口8的形式为充电枪头，适于与电动汽车300的充电枪座配合。

采用充电枪座和充电枪头直连的方式，外接负载采用充电枪头与充电枪座连接的方式，使得无需外部连线。从而更加便于直接使用电动汽车作为外接负载。采用电动汽车作为检测系统的负载，在使得检测能够进行下去的同时，所耗的能量作为电动汽车的动力来源，用来运输设备和辗转到其他测试场所。也就是说，在进行检测的同时，为电动汽车充电，检测系统更加节能。

有利的是，所述电动汽车直流充电检测装置为手持式的电动汽车直流充电检测装置。本发明的检测装置将所需功能集成在仪器内部，除负载外，没有其他模块。将各个功能模块以板卡的形式，集成到系统内部，并以充电枪座和充电枪头为连接方式，使得检测的连接方式更加灵活。使得体积相对于常规检测系统，显得极其精巧。所述电动汽车直流充电检测装置高度集成化，使得在具备强大性能的同时，外形小巧，很是精妙。本发明设备净重仅2.5KG。使手持式电动汽车充电设备成为可能。接口使用充电枪座和枪头，使得设备更适应于现场检测的需求。

本发明的检测装置能够使用真实的电动汽车进行检测，从而与现实应用环境一致，是最直接，最科学的检测方案。

本发明的检测装置介于充电桩(电动汽车直流充电设施)与电动汽车之间，能够准确地采集充电过程中的所有信号，能够监测充电过程中的所有数据，使得充电过程监测成为可能。并可以通过对这些数据的分析，实现对充电故障的分析和判断。

为了便于与外部装置进行连接，所述电动汽车直流充电检测装置带有网口和/或无线通讯接口。从而，能够与其他外部装置进行交互，将检测的情况发送至其他外部装置，以及从其他外部装置接收控制指令等。

本发明还提供一种电动汽车直流充电机检测方法。所述电动汽车直流充电机检测方法使用上述的电动汽车直流充电检测装置进行检测，将所述第一充电接口7与直流充电机200连接；将所述第二充电接口8与电动汽车300连接。

在检测中，所述控制单元1使得所述接口模拟单元3处于检测充电机工作状态，所述控制单元1基于所述直流采集单元2采集的电气信号以及与所述直流充电机200的通讯情况，得出对所述直流充电机200的检测结果。

在充电检测或充电计量功能检测中，所述控制单元1使得所述接口模拟单元3处于监测充电工作状态，所述控制单元1基于所述直流采集单元2采集的电气信号以及基于所述接口模拟单元3监听到的所述直流充电机200与所述电动汽车的BMS的通讯情况，实现对直流充电机充电计量功能的现场检定，以及或者实现对充电故障的分析和判断。

本发明的装置可配合电动汽车使用，将电动汽车作为电动汽车直流充电充电计量功能现场检定的负载，免去电阻负载体积庞大，操作不便等诸多缺点。

本发明的装置还可配合负载(直流负载或者电动汽车)，可实现对现场充电设施(电动汽车直流充电机)充电计量功能的现场检定。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解：可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种电动汽车直流充电检测装置，其特征在于，包括：控制单元(1)、直流采集单元(2)、接口模拟单元(3)、第一充电接口(7)和第二充电接口(8)，

所述第一充电接口(7)适于与直流充电机(200)连接；

所述第二充电接口(8)适于与电动汽车(300)连接；

所述接口模拟单元(3)通过第一内部线缆(403)和所述第一充电接口(7)电连接，所述接口模拟单元(3)通过第二内部线缆(404)与所述第二充电接口(8)电连接，且所述接口模拟单元(3)由所述控制单元(1)控制；

所述直流采集单元(2)采集所述第一内部线缆(403)或第二内部线缆(404)的电气信号，并将采集的电气信号传送至所述控制单元(1)。

2.如权利要求1所述的电动汽车直流充电检测装置，其特征在于，

所述接口模拟单元(3)在所述控制单元(1)控制下，具有下述三种工作状态：

检测充电机工作状态：当检测直流充电机(200)时，所述接口模拟单元(3)模拟为电动汽车端功能；

检测充电功能工作状态：当检测电动汽车(300)的直流充电功能时，所述接口模拟单元(3)模拟为直流充电机端功能；

监测充电工作状态：当监测电动汽车直流充电功能时，所述接口模拟单元(3)直接将第一充电接口(7)和第二充电接口(8)信号连通。

3.如权利要求2所述的电动汽车直流充电检测装置，其特征在于，在检测充电机工作状态下，所述接口模拟单元(3)模拟电动汽车的BMS，且直接与直流充电机(200)进行通讯；在检测充电机工作状态下，所述接口模拟单元(3)模拟直流充电机的控制单元，且直接与电动汽车的BMS进行通讯。

4.如权利要求1所述的电动汽车直流充电检测装置，其特征在于，所述的电动汽车直流充电检测装置还包括：模拟电平转换单元(4)和数字电平转换单元(5)，

其中，所述模拟电平转换单元(4)将来自其它信号输入接口(9)的外部模拟信号通过线性隔离芯片进行隔离，输入至所述直流采集单元(2)，

所述数字电平转换单元(5)将来自其它信号输入接口(9)的外部数字信号通过数字隔离芯片进行隔离，输入至所述控制单元(1)。

5.如权利要求1所述的电动汽车直流充电检测装置，其特征在于，所述电动汽车直流充电检测装置的电源单元(6)包括：电池模组(61)、电池充电模块(62)、开关阵列(63)、交流转直流模块(64)和直流转直流模块(65)，

其中，所述电池模组(61)通过电池充电模块(62)与开关阵列(63)连接，所述交流转直流模块(64)用于将市电接入开关阵列(63)，所述直流转直流模块(65)用于将来自直流充电机(200)内部的辅助电源接入开关阵列(63)，在所述开关阵列(63)采用优先级策略，在同一时刻仅有一种电源接入所述电池充电模块(62)，为所述电池模组(61)充电。

6.如权利要求1所述的电动汽车直流充电检测装置，其特征在于，所述第一充电接口(7)的形式为充电枪座，适于与直流充电机(200)的充电枪头配合；所述第二充电接口(8)的形式为充电枪头，适于与电动汽车(300)的充电枪座配合。

7.如权利要求1所述的电动汽车直流充电检测装置，其特征在于，

所述电气信号包括：直流电压、直流电流、控制导引信号、辅助电源电压以及辅助电源电流；报文信号通过接口模拟单元(3)接入到控制单元(1)。

8.如权利要求1所述的电动汽车直流充电检测装置，其特征在于，

所述电动汽车直流充电检测装置为手持式的电动汽车直流充电检测装置，

所述电动汽车直流充电检测装置带有网口和/或无线通讯接口。

9.一种电动汽车直流充电机检测方法，其特征在于，使用如权利要求1-8中任一项所述电动汽车直流充电检测装置进行检测，将所述第一充电接口(7)与直流充电机(200)连接；将所述第二充电接口(8)与电动汽车(300)连接。

10.如权利要求9所述的电动汽车直流充电机检测方法，其特征在于，所述控制单元(1)使得所述接口模拟单元(3)处于检测充电机工作状态，所述控制单元(1)基于所述直流采集单元(2)采集的电气信号以及与所述直流充电机(200)的通讯情况，得出对所述直流充电机(200)的检测结果。

11.如权利要求9所述的电动汽车直流充电机检测方法，其特征在于，所述控制单元(1)使得所述接口模拟单元(3)处于监测充电工作状态，所述控制单元(1)基于所述直流采集单元(2)采集的电气信号以及基于所述接口模拟单元(3)监听到的所述直流充电机(200)与所述电动汽车的BMS的通讯情况，实现对直流充电机充电计量功能的现场检定，以及或者实现对充电故障的分析和判断。