CN110865253A - 一种充电桩测试负载装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种充电桩测试负载装置，属于充电桩测试技术领域。本发明借助功率负载管单元和电流补偿单元组合实现负载调整，首先根据设置的拉电流值控制功率负载管单元的逻辑投切，然后根据投切后采集到的实际拉电流值控制电流补偿单元进行电流补偿，使实际拉电流值等于设置的拉电流值，实现充电桩测试过程负载拉电流的提供，满足测试需求。本发明只需要功率负载管单元和电流补偿单元即可实现充电桩测试过程的电流调整，无需可编程综合电子负载，大大降低了成本，且电路结构简单，容易实现。
Description
技术领域
本发明涉及一种充电桩测试负载装置，属于充电桩测试技术领域。
背景技术
电动汽车以车载电源为动力，对环境影响较小，应用前景广泛，充电桩是电动汽车的能量补给装置，充电桩的输入端与交流电网连接，输出端通过充电插头为电动汽车内的车载电源充电。充电桩的充电性能会直接影响电池组的使用寿命，因此，需要相应的测试设备来测试充电桩的充电性能。测试设备中核心的部件为负载装置，而目前的测试负载装置大都采用可编程综合功能电子负载。例如，授权公告号为CN204832381U的专利文件，该专利文件公开了一种能量回馈式充电桩智能检测检修系统，包括计量检测仪表、逆变可控电子负载和控制主机，其中充电桩电源接口连接计量检测仪表，充电桩输出端连接逆变可控电子负载输入端，通过逆变可控电子负载模拟实际电阻负载，调节输出电流，实现充电桩负载测试。虽然该方案能够方便地实现充电桩带载测试，但是可编程综合功能电子负载(逆变可控电子负载)价格昂贵，且其大部分功能对用户来说并不需要，无法在充电桩生产企业广泛应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种充电桩测试负载装置，以解决目前充电桩带载测试装置的成本高的问题。
本发明为解决上述技术问题而提供一种充电桩测试负载装置，该装置包括控制单元以及与控制单元连接的功率负载管单元和电流补偿单元；
所述的控制单元用于根据设置的充电桩测试所需拉电流值控制功率负载管单元进行逻辑投切，并根据投切后采集到的实际拉电流值控制电流补偿单元进行电流补偿，使实际拉电流值等于设置的充电桩测试所需拉电流值；
所述功率负载管单元包括有不同阻值的负载管，设置在负载测试回路上，并根据控制单元的投切指令完成相应阻值负载管的投切，所述负载测试回路的一端用于与待测充电桩的电压接口相连；
所述的电流补偿单元与功率负载管单元并联，设置在负载测试回路上，并根据控制单元的电流补偿指令进行电流微调以补足实际拉电流值与设置拉电流值之间的差值。
本发明借助功率负载管单元和电流补偿单元组合实现负载调整，首先根据设置的拉电流值控制功率负载管单元的逻辑投切，然后根据投切后采集到的实际拉电流值控制电流补偿单元进行电流补偿，使实际拉电流值等于设置的拉电流值，实现充电桩测试过程负载拉电流的提供，满足测试需求。本发明只需要功率负载管单元和电流补偿单元即可实现充电桩测试过程的电流调整，无需可编程综合电子负载，大大降低了成本，且电路结构简单，容易实现。
进一步地，所述的控制单元包括控制器、拉电流设置模块和采样电路，拉电流设置模块和采样电路均与控制器连接，所述拉电流设置模块用来设置充电桩测试所需拉电流值，所述采样电路设置在功率负载管单元和电流补偿单元所在的负载测试回路上，以检测实际拉电流值。
进一步地，为方便实现对拉电流的设置，所述的拉电流设置模块为人机交互单元。
进一步地，为实现可靠的投切控制，所述的功率负载管单元上各负载管均通过相应的接触器触点连接到负载测试回路上，各接触器触点均有控制单元控制。
进一步地，为实现与外部通信，所述的控制单元还包括通信接口。
进一步地，所述的控制单元还包括第一驱动电路和第二驱动电路，所述控制器通过第一驱动电路控制功率负载管单元，所述控制器通过第二驱动电路控制电流补偿单元。
进一步地，所述的控制器为MCU。
进一步地，为准确实现电流补偿，所述的电流补偿单元包括晶体管。
进一步地，所述控制单元通过控制电流补偿单元中的晶体管工作于非饱和状态来实现电流补偿。
附图说明
图1是本发明充电桩测试负载装置的测试原理图；
图2是本发明充电桩测试负载装置的外形图；
图3是本发明充电桩测试负载装置中功率负载管单元和电流补偿单元电路示意图；
图4是本发明充电桩测试负载装置中采样电路示意图；
图5是本发明充电桩测试负载装置中第一驱动电路示意图；
图6是本发明充电桩测试负载装置中第二驱动电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。
本发明的充电桩测试负载装置包括控制单元以及与控制单元连接的功率负载管单元和电流补偿单元，其中控制单元根据设置的充电桩测试所需拉电流值控制功率负载管单元进行逻辑投切，并根据投切后采集到的实际拉电流值控制电流补偿单元进行电流补偿，使实际拉电流值等于设置的充电桩测试所需拉电流值。本发明通过功率负载管单元和电流补偿单元即可实现负载调整，在不使用可编程电子负载的同时实现了充电桩应用场所带载试验检测的必要功能，从而降低了成本，满足了用户的使用可能。
具体而言，如图1所示，控制单元包括主控制器、采样电路、人机交互模块、通信接口、第一驱动电路和第二驱动电路。人机交互模块用于设置待测充电桩测试所需拉电流值，人机交互模块可采用触摸屏，即通过触摸屏来设置待测充电桩测试所需拉电流值，并在测试过程实时显示当前采样的电压值和电流值，并可用于控制主控制器的启动或停止。采样电路如图4所示，用于采集负载测试回路中的电流值并传送给MCU,在测试回路中将电流采样信号通过采样元件转换为电压信号，电压信号进入采样电路后经过共模滤波滤除采样干扰，并经过反向求和电路抑制采样温漂，再与基准电压进行比较放大，最终得到与MCU匹配的输入采样电压值。通信接口用于连接上位机，实现与上位机的通信，通信接口可直接设置到主控制器上，也可以设置到人机交互模块上，通过人机交互模块连接到主控制器上，待测充电桩测试所需拉电流值的设置也可在上位机中实现，通过在上位机中设置好后由通信接口发送给主控制器。主控制器可根据实际需求选择DSP、FPGA、MCU等可编程处理设备，本实施例选择MCU。
采样电路设置在功率负载管单元和电流补偿单元所在的负载测试回路中，用于检测负载测试回路中的实际拉电流值，包括功率负载管单元的拉电流值和电流补偿单元的拉电流值，也可根据实际需求采集直流电压接口的充电电压值，负载测试回路通过直流电压接口与待测充电桩的电压接口连接。主控制器通过第一驱动电路控制功率负载管单元进行投切，主控制器通过第二驱动电路控制电流补偿单元进行电流补偿。
如图3所示，功率负载管单元包括并联设置的多种不同阻值的负载管，各负载管通过相应的接触器开关接入到负载测试回路中，负载测试回路通过直流电压接口连接待测充电桩的电压接口，接触器开关由主控制器控制，主控制器根据设置的拉电流值通过第一驱动电路控制相应与负载管串联的接触器开关的导通与关断，以实现对应负载管的投切，第一驱动电路如图5所示，能够根据主控制器的指令控制功率负载管单元上的接触器的开通和断开。
如图3所示，电流补偿单元与功率负载管单元以并联形式连接，设置在负载测试回路上，电流补偿单元包括多个并联的晶体管，主控制器通过第二驱动电路进行驱动电压输出，使电流补偿单元中的晶体管工作于非饱和状态(即可变电阻区)，通过调整第二驱动电路输出电压的大小改变晶体管阻值，进而调整回路微调电流。第二驱动电路如图6所示，第二驱动电路从MCU获取不同的驱动电压信号，经过放大后，驱动晶体管进入非饱和状态呈现出不同的阻值，从而获取微调电流；晶体管数量的多少取决于需要补偿的电流差值的大小，例：如果1只晶体管发热功率允许情况下可以补偿差值电流0.5A，则补偿5A电流需要10只晶体管并联。
本发明的充电桩测试负载装置的外部结构如图2所示，为方便测试和连接，有人机交互模块、通信接口和直流电压接口均设置在装置的外部。
该负载装置的工作过程如下：测试前，将待测充电桩的充电枪连接至本发明的充电桩测试负载装置的直流电压接口，用人机交互模块手动输入或通过通信接口程控两种形式设置充电桩测试所需拉电流值；测试中，主控制器根据设置的拉电流值，先通过第一驱动电路进行功率负载管单元中各负载管的逻辑投切，再通过采样电路采集实际拉电流值，MCU主控制器进行电流差值计算，当设置值与实际值的电流差值小于电流补偿单元最大电流补偿范围时，控制第二驱动电路开启，驱动电流补偿单元进行电流微调补足电流差值，从而使实际拉电流最终达到设置拉电流值。
本发明借助功率负载管进行大电流逻辑投切和工作于非饱和区晶体管的小电流微调组合，实现充电桩测试过程中负载拉电流的提供，满足应用场所的需求。并且本发明的电路组成简单，从客户使用角度讲无冗余非增值功能，生产采购成本大幅度降低，可代替可编程综合电子负载使用。
以上实施例仅用以说明而非限定本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种充电桩测试负载装置，其特征在于，该负载装置包括控制单元以及与控制单元连接的功率负载管单元和电流补偿单元；
所述的控制单元用于根据设置的充电桩测试所需拉电流值控制功率负载管单元进行逻辑投切，并根据投切后采集到的实际拉电流值控制电流补偿单元进行电流补偿，使实际拉电流值等于设置的充电桩测试所需拉电流值；
所述功率负载管单元包括有不同阻值的负载管，设置在负载测试回路上，并根据控制单元的投切指令完成相应阻值负载管的投切，所述负载测试回路的一端用于与待测充电桩的电压接口相连；
所述的电流补偿单元与功率负载管单元并联，设置在负载测试回路上，并根据控制单元的电流补偿指令进行电流微调以补足实际拉电流值与设置拉电流值之间的差值。
2.根据权利要求1所述的充电桩测试负载装置，其特征在于，所述的控制单元包括控制器、拉电流设置模块和采样电路，拉电流设置模块和采样电路均与控制器连接，所述拉电流设置模块用来设置充电桩测试所需拉电流值，所述采样电路设置在功率负载管单元和电流补偿单元所在的负载测试回路上，以检测实际拉电流值。
3.根据权利要求2所述的充电桩测试负载装置，其特征在于，所述的拉电流设置模块为人机交互单元。
4.根据权利要求1所述的充电桩测试负载装置，其特征在于，所述的功率负载管单元上各负载管均通过相应的接触器触点连接到负载测试回路上，各接触器触点均有控制单元控制。
5.根据权利要求2所述的充电桩测试负载装置，其特征在于，所述的控制单元还包括通信接口。
6.根据权利要求2所述的充电桩测试负载装置，其特征在于，所述的控制单元还包括第一驱动电路和第二驱动电路，所述控制器通过第一驱动电路控制功率负载管单元，所述控制器通过第二驱动电路控制电流补偿单元。
7.根据权利要求2所述的充电桩测试负载装置，其特征在于，所述的控制器为MCU。
8.根据权利要求1所述的充电桩测试负载装置，其特征在于，所述的电流补偿单元包括晶体管。
9.根据权利要求8所述的充电桩测试负载装置，其特征在于，所述控制单元通过控制电流补偿单元中的晶体管工作于非饱和状态来实现电流补偿。
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