CN111208447A - 功率模块测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种功率模块测试系统,包括工控计算机、运行状态监测设备、待测功率模块和高低温环境箱。利用高低温环境箱为待测功率模块提供相应的环境温度。运行状态监测设备采集待测功率模块的运行参数。待测功率模块包括两个AC/DC转换器以及连接在两个AC/DC转换器之间的DC/DC转换器,这样待测功率模块通过两个AC/DC转换器与电网连接,电网提供的电能经过待测功率模块后又返回了电网,节约了电能。进一步的,结合充电桩的质保寿命数据,采用加速衰减模型,对待测功率模块的寿命评估,得到精确的测试时间值,进而缩短了测试时间,提高了企业研发效率。
Description
技术领域
本发明涉及充电桩技术领域,更具体地说,涉及充电桩的功率模块测试系统。
背景技术
充电桩是为电动汽车充电的设备。充电桩的输入端与交流电网直接连接,输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。充电桩包括AD/DC转换器和DC/DC转换器等功率模块。充电桩的功率模块对充电桩的使用寿命影响很大。目前,对于充电桩的功率模块的测试,是将功率模块分别连接电网和负载;将功率模块放置在高低温环境箱中进行高温或低温测试。但是,整个测试过程中电网提供的电能被负载消耗,产生大量电能浪费。
发明内容
有鉴于此,本发明提出功率模块测试系统,欲实现降低电能消耗的目的。
为了实现上述目的,现提出的方案如下:
一种功率模块测试系统,包括:工控计算机、运行状态监测设备、待测功率模块和高低温环境箱;
所述高低温环境箱,用于根据测试时间值和测试温度值,为所述待测功率模块提供等于所述测试温度值的环境温度,以及在为所述待测功率模块提供所述环境温度的持续时间达到所述测试时间值或者接收到停止测试命令后,停止为所述待测功率模块提供环境温度;
所述待测功率模块包括第一AC/DC转换器、DC/DC转换器和第二AC/DC转换器,所述第一AC/DC转换器的交流端口和所述第二AC/DC转换器的交流端口均连接电网,所述DC/AC转换器的一个直流端口与所述第一AC/DC转换器的直流端口连接,所述DC/AC转换器的另一个直流端口与所述第二AC/DC转换器的直流端口连接;
所述运行状态监测设备,用于监测所述待测功率模块的运行参数;
所述工控计算机分别与所述运行状态监测设备、所述高低温环境箱、所述第一AC/DC转换器、所述DC/DC转换器和所述第二AC/DC转换器连接。
可选的,得到所述测试时间值和所述测试温度值的方法包括:
获取充电桩的质保寿命数据,所述质保寿命数据包括总运行时间、多个使用温度以及与每个使用温度对应的运行时间占比;
将所述多个使用温度中的最大值作为所述测试温度值;
根据加速因子计算公式,计算得到与各个所述使用温度对应的阿伦尼乌斯加速因子,所述加速因子计算公式为:
其中,Tfield,i为第i个所述使用温度,AT,i为与第i个所述使用温度对应的所述阿伦尼乌斯加速因子,Ttest为所述测试温度值,k为玻尔兹曼常数,EA为活化能;
根据测试时间计算公式,计算得到所述测试时间值,所述测试时间计算公式为:
其中,Pi为与第i个所述使用温度对应的所述运行时间占比,toperation为所述总运行时间,n为所述使用温度的总数,ttest为所述测试时间值。
可选的,所述运行状态监测设备包括:功率分析仪、数字万用表、温度采集仪;
所述功率分析仪,用于分别采集所述第一AC/DC转换器与电网之间的功率、所述第一AC/DC转换器与所述DC/DC转换器之间的功率、所述DC/DC转换器与所述第二AC/DC转换器之间的功率、以及所述第二AC/DC转换器与电网之间的功率;
所述数字万用表,用于分别采集所述第一AC/DC转换器与所述DC/DC转换器之间的电流和电压、以及所述DC/DC与所述第二AC/DC之间的电流和电压;
所述温度采集仪,用于分别采集所述第一AC/DC转换器表面的温度、所述DC/DC转换器表面的温度、以及所述第二AC/DC转换器表面的温度。
可选的,所述工控计算机与所述功率分析仪之间采用RS232通讯。
可选的,所述工控计算机与所述数字万用表之间采用USB通讯。
可选的,所述工控计算机与所述温度采集仪之间采用RS485通讯。
可选的,所述工控计算机与所述高低温环境箱之间采用RS485通讯。
可选的,所述工控计算机与所述第一AC/DC转换器、所述DC/DC转换器和所述第二AC/DC转换器之间均通过CAN通讯。
与现有技术相比,本发明的技术方案具有以下优点:
上述技术方案提供的一种功率模块测试系统,包括工控计算机、运行状态监测设备、待测功率模块和高低温环境箱。利用高低温环境箱为待测功率模块提供相应的环境温度。运行状态监测设备采集待测功率模块的运行参数。待测功率模块包括两个AC/DC转换器以及连接在两个AC/DC转换器之间的DC/DC转换器,这样待测功率模块通过两个AC/DC转换器与电网连接,电网提供的电能经过待测功率模块后又返回了电网。由于电能在电网、第一AC/DC转换器、DC/DC转换器、第二AC/DC转换器、电网之间形成循环,并没有负载消耗电能,因此,节约了电能。
进一步的,结合充电桩的质保寿命数据,采用加速衰减模型,对待测功率模块的寿命评估,得到精确的测试时间值,进而缩短了测试时间,提高了企业研发效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种功率模块测试系统的示意图;
图2为本发明实施例提供的一种计算测试时间值和测试温度值的方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
参见图1,为本发明实施例提供的一种功率模块测试系统。该功率模块测试系统包括工控计算机、功率分析仪、数字万用表、温度采集仪、待测功率模块和高低温环境箱X。功率分析仪、数字万用表、温度采集仪均为运行状态监测设备。运行状态监测设备,用于监测待测功率模块的运行参数。运行状态监测设备的类型越多,则可以监测的运行参数的类型越多。运行状态监测设备也可以仅包括功率分析仪、数字万用表、温度采集仪的任意一个或两个。
待测功率模块包括第一AC/DC转换器、DC/DC转换器和第二AC/DC转换器。第一AC/DC转换器的交流端口和第二AC/DC转换器的交流端口均连接电网。DC/AC转换器的一个直流端口与第一AC/DC转换器的直流端口连接。DC/AC转换器的另一个直流端口与第二AC/DC转换器的直流端口连接。
功率分析仪,用于分别采集第一AC/DC转换器与电网之间的功率、第一AC/DC转换器与DC/DC转换器之间的功率、DC/DC转换器与第二AC/DC转换器之间的功率、以及第二AC/DC转换器与电网之间的功率。
数字万用表,用于分别采集第一AC/DC转换器与DC/DC转换器之间的电流和电压、以及DC/DC与第二AC/DC之间的电流和电压。
温度采集仪,用于分别采集第一AC/DC转换器表面的温度、DC/DC转换器表面的温度、以及第二AC/DC转换器表面的温度。
高低温环境箱X,用于根据测试时间值和测试温度值,为待测功率模块提供等于测试温度值的环境温度,以及在为待测功率模块提供环境温度的持续时间达到测试时间值或者接收到停止测试命令后,停止为待测功率模块提供环境温度。
工控计算机分别与功率分析仪、数字万用表、温度采集仪、高低温环境箱、第一AC/DC转换器、DC/DC转换器和第二AC/DC转换器连接。在一个具体实施例中,工控计算机与功率分析仪之间采用RS232通讯;工控计算机与数字万用表之间采用USB通讯;工控计算机与温度采集仪之间采用RS485通讯;工控计算机与高低温环境箱之间采用RS485通讯;工控计算机与第一AC/DC转换器、DC/DC转换器和第二AC/DC转换器之间均通过CAN通讯。
在对待测功率模块进行测试过程中,如果功率、电压或者电流超过对应的预设范围,或者温度超过对应的最高温度,又或者待测功率模块出现故障保护,则判定相应待测功率模块失效。若在整个测试过程中,功率、电压和电流均在对应的预设范围内,温度均未超过对应的最高温度,且待测功率模块未出现故障保护,则还需要结合测试后的检查确定待测功率模块的状态。若待测功率模块在测试后,外观没有破裂,且进行绝缘耐压测试后符合要求,则确定待测功率模块合格。绝缘耐压测试的具体过程本发明不做限定,只要现有技术中能实现绝缘耐压测试的方案,都属于本发明保护的范围。
图2为本发明实施例提供的一种计算测试时间值和测试温度值的方法,包括以下步骤:
S21:获取充电桩的质保寿命数据。
质保寿命数据包括总运行时间、多个使用温度以及与每个使用温度对应的运行时间占比。质保寿命数据是已知数据,对于质保寿命数据的获取方式,本发明不做限定。
S22:将多个使用温度中的最大值作为测试温度值。
S23:根据加速因子计算公式,计算得到与各个使用温度对应的阿伦尼乌斯加速因子。
加速因子计算公式为:
其中,Tfield,i为第i个使用温度,AT,i为与第i个使用温度对应的所述阿伦尼乌斯加速因子,Ttest为测试温度值,k为玻尔兹曼常数,EA为活化能。k=8.617*10-5eV/K),EA为=0.45eV。Tfield,i和Ttest的单位均为℃。
S24:根据测试时间计算公式,计算得到测试时间值。
测试时间计算公式为:
其中,Pi为与第i个使用温度对应的运行时间占比,toperation为总运行时间,n为使用温度的总数,ttest为测试时间值。
通过上述方法,计算得到在值为Ttest的环境温度下,对待测功率模块进行持续时间ttest为的测试。
下面举例说明上述计算测试时间值和测试温度值的过程。假如充电桩的质保寿命数据具体是,总运行时间20000小时,最大使用温度55℃,使用温度和与使用温度对应的运行时间占比如下:
序号 | 使用温度(℃) | 运行时间占比(%) |
1 | -30 | 6 |
2 | 23 | 20 |
3 | 35 | 65 |
4 | 45 | 8 |
5 | 55 | 1 |
根据加速因子计算公式,计算得到与各个使用温度对应的阿伦尼乌斯加速因子分别为AT,1=260.67、AT,2=5.58、AT,3=2.81、AT,4=1.65、AT,5=1.00。然后根据测试时间计算公式,计算得到测试时间值为6519小时。因此,利用本发明提供的功率模块测试系统,将测试条件设置为55℃的环境温度,测试时长设置为6519小时。利用运行状态监测设备采集待测功率模块的运行参数,结合测试后的检查确认待测功率模块是否合格,以评估待测功率模块是否满足充电桩的寿命要求。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下,即可以理解并实施。
在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对本发明所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种功率模块测试系统,其特征在于,包括:工控计算机、运行状态监测设备、待测功率模块和高低温环境箱;
所述高低温环境箱,用于根据测试时间值和测试温度值,为所述待测功率模块提供等于所述测试温度值的环境温度,以及在为所述待测功率模块提供所述环境温度的持续时间达到所述测试时间值或者接收到停止测试命令后,停止为所述待测功率模块提供环境温度;
所述待测功率模块包括第一AC/DC转换器、DC/DC转换器和第二AC/DC转换器,所述第一AC/DC转换器的交流端口和所述第二AC/DC转换器的交流端口均连接电网,所述DC/AC转换器的一个直流端口与所述第一AC/DC转换器的直流端口连接,所述DC/AC转换器的另一个直流端口与所述第二AC/DC转换器的直流端口连接;
所述运行状态监测设备,用于监测所述待测功率模块的运行参数;
所述工控计算机分别与所述运行状态监测设备、所述高低温环境箱、所述第一AC/DC转换器、所述DC/DC转换器和所述第二AC/DC转换器连接。
2.根据权利要求1所述的功率模块测试系统,其特征在于,得到所述测试时间值和所述测试温度值的方法包括:
获取充电桩的质保寿命数据,所述质保寿命数据包括总运行时间、多个使用温度以及与每个使用温度对应的运行时间占比;
将所述多个使用温度中的最大值作为所述测试温度值;
根据加速因子计算公式,计算得到与各个所述使用温度对应的阿伦尼乌斯加速因子,所述加速因子计算公式为:
其中,Tfield,i为第i个所述使用温度,AT,i为与第i个所述使用温度对应的所述阿伦尼乌斯加速因子,Ttest为所述测试温度值,k为玻尔兹曼常数,EA为活化能;
根据测试时间计算公式,计算得到所述测试时间值,所述测试时间计算公式为:
其中,Pi为与第i个所述使用温度对应的所述运行时间占比,toperation为所述总运行时间,n为所述使用温度的总数,ttest为所述测试时间值。
3.根据权利要求1所述的功率模块测试系统,其特征在于,所述运行状态监测设备包括:功率分析仪、数字万用表、温度采集仪;
所述功率分析仪,用于分别采集所述第一AC/DC转换器与电网之间的功率、所述第一AC/DC转换器与所述DC/DC转换器之间的功率、所述DC/DC转换器与所述第二AC/DC转换器之间的功率、以及所述第二AC/DC转换器与电网之间的功率;
所述数字万用表,用于分别采集所述第一AC/DC转换器与所述DC/DC转换器之间的电流和电压、以及所述DC/DC与所述第二AC/DC之间的电流和电压;
所述温度采集仪,用于分别采集所述第一AC/DC转换器表面的温度、所述DC/DC转换器表面的温度、以及所述第二AC/DC转换器表面的温度。
4.根据权利要求3所述的功率模块测试系统,其特征在于,所述工控计算机与所述功率分析仪之间采用RS232通讯。
5.根据权利要求3所述的功率模块测试系统,其特征在于,所述工控计算机与所述数字万用表之间采用USB通讯。
6.根据权利要求3所述的功率模块测试系统,其特征在于,所述工控计算机与所述温度采集仪之间采用RS485通讯。
7.根据权利要求1所述的功率模块测试系统,其特征在于,所述工控计算机与所述高低温环境箱之间采用RS485通讯。
8.根据权利要求1所述的功率模块测试系统,其特征在于,所述工控计算机与所述第一AC/DC转换器、所述DC/DC转换器和所述第二AC/DC转换器之间均通过CAN通讯。
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