CN114002527A - 一种车载充电机测试系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载充电机测试系统集测试方法，属于车载充电机测试领域。本发明针对现有的车载充电机测试系统存在功能单一，测试结果不够全面的问题。本发明的待测车载充电机包括双端口待测车载充电机、单端口待测车载充电机和DC‑DC变换器；动力电池组包括高压动力电池组和低压蓄电池；所述电阻箱包括直流电阻箱和交流电阻箱；电网通过多路开关电路分别连接双端口待测车载充电机、单端口待测车载充电机和交流电阻箱，双端口待测车载充电机和单端口待测车载充电机的输出端分别连接高压动力电池组、低压蓄电池和直流电阻箱。本发明通过选择测试系统中的不同回路进行不同模式的测试，实现车载充电机的全方面性能的测试。

Description

一种车载充电机测试系统及测试方法

技术领域

本发明涉及车载充电机测试领域，特别是涉及一种车载充电机测试系统集测试方法。

背景技术

随着社会的发展，交通问题与环境问题逐渐成为了人们关注的焦点。由于传统燃油车在使用过程中会产生废气，加重温室效应，人们纷纷将目光投向了电动汽车。相比于传统燃油汽车，电动汽车仍处于起步阶段，各项技术都不甚成熟。目前，电动汽车的发展主要取决于四项关键技术：电机及其驱动控制技术、电池技术、能量管理技术和整车控制技术，其中电池技术尤为重要。由于电动汽车由电池提供动力，需要大容量电池，考虑到整车的容量，车用电池的体积不宜过大，因此需要有较大的功率密度。同时由于电池充电时间较长，续航能力一般，使得电动汽车只适合中短距离行驶，阻碍了电动汽车的普及，因此，电动汽车快速充电技术的研究对电动汽车的发展起着重要的作用。电动汽车充电系统大致可划分为两种：充电桩与车载充电机。由于车载充电机的参数与电动汽车电池相匹配，安装在汽车固定位置，还满足小型化、轻量化等要求，越来越受到市场认可。

车载充电机测试系统作为充电系统产业发展的重要环节，是评估车载充电机性能指标的重要工具，对电动汽车普及具有重要的意义，但现有的车载充电机测试系统存在功能单一，测试结果不够全面的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种车载充电机测试系统及测试方法，通过选择测试系统中的不同回路进行不同模式的测试，实现车载充电机的全方面性能的测试。

本发明一方面提供了一种车载充电机测试系统，包括工控机、CAN总线、待测车载充电机、动力电池组、电子负载、电阻箱和多路开关电路，待测车载充电机包括双端口待测车载充电机、单端口待测车载充电机和DC-DC变换器；所述动力电池组包括高压动力电池组和低压蓄电池；所述电阻箱包括电子负载、直流电阻箱和交流电阻箱；电网通过多路开关电路分别连接双端口待测车载充电机、单端口待测车载充电机和交流电阻箱，所述双端口待测车载充电机和单端口待测车载充电机的输出端分别连接高压动力电池组、低压蓄电池和直流电阻箱。

进一步的，所述车载充电机测试系统还包括环境实验箱，用以模拟自然环境，进而测试和确定车载充电机在环境变化后的参数和性能。

进一步的，所述多路开关电路包括并联的N相开关电路、L1相开关电路、L2相开关电路和L3相开关电路。

进一步的，所述车载充电机测试系统包括电能质量分析仪和功率分析仪。

本发明第二方面提供了一种车载充电机测试方法，基于本发明第一方面所述的车载充电机测试系统实现，包括如下步骤：

S1、选择测试模式，所述测试模式包括：常规充电测试模式、大电流充电与耐久性测试模式、高低压直流转换测试模式和单三相逆变测试模式；

S2、根据选择的测试模式选择相应的测试回路，。

进一步的，所述常规充电测试模式的测试方法包括：

选择常规充电测试回路，所述常规充电测试回路包括待测车载充电机、DC-DC变换器、高压动力电池组和低压蓄电池；

当待测车载充电机为单端口待测车载充电机时，单端口待测车载充电机的输出电能一部分用于高压动力电池组充电，另一部分通过DC-DC变换器为低压蓄电池充电；

当待测车载充电机为双端口待测车载充电机时，双端口待测车载充电机输出的高压直流电和低压直流电，所述高压直流电为高压动力电池组充电，所述低压直流电为低压动力电池组充电。

进一步的，所述大电流充电与耐久性测试模式的测试方法包括：

选择大电流充电与耐久性测试回路，所述大电流充电与耐久性测试回路包括待测车载充电机、DC-DC变换器、电子负载和直流电阻箱；

当待测车载充电机为单端口待测车载充电机时，单端口待测车载充电机的输出电能的一部分通过电子负载释放，另一部分通过DC-DC变换器转换为低压直流由直流电阻箱释放；

当待测车载充电机为双端口待测车载充电机时，双端口待测车载充电机输出的高压直流电和低压直流电，所述高压直流电的电能通过电子负载释放，所述低压直流电的电能通过直流电阻箱释放。

进一步的，所述高低压直流转换测试模式的测试方法包括：

选择高低压直流转换测试回路，所述高低压直流转换测试回路包括待测车载充电机、高压动力电池组、DC-DC变换器、低压蓄电池；

当待测车载充电机为单端口待测车载充电机时，高压动力电池通过DC-DC变换器转换成低压直流电，所述低压直流电为低压蓄电池充电；

当待测车载充电机为双端口待测车载充电机时，双端口待测车载充电机输出的高压直流电通过DC-DC变换器为低压蓄电池充电。

进一步的，所述单三相逆变测试模式的测试方法包括：

所述单三相逆变测试模式包括能量回馈测试模式和能量消耗及耐久性测试模式；

当选择能量回馈测试模式时，待测车载充电机输出的工频交流电全部回馈至电网；

当选择能量消耗及耐久性测试模式时，待测车载充电机输出的工频交流电全部由交流电阻箱释放。

如上所述，本发明提供的一种车载充电机测试系统及测试方法，具有如下效果：

1、本发明的车载充电机测试系统适用于内部集成直流-直流变换器的双端口车载充电机，也适用于单端口车载充电机，能够满足不同车载充电机对单相交流输入与三相交流输入的要求。

2、本发明可完成常规充电测试、大电流充电测试、单三相逆变测试、高低压直流转换测试、耐久性测试、高寒高原地区环境测试等环节，实现车载充电机的全面测试，为电动汽车充电系统交直流变换环节性能的提升产生积极影响。

附图说明

图1为本发明具体一具体实施例的车载充电机测试系统的结构原理图；

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本实施例的一种车载充电机测试系统，包括：

待测车载充电机，包括双端口待测车载充电机2、单端口待测车载充电机1和DC-DC变换器3；当待测车载充电机采用单端口输出时，通过直流-直流变换器，将高压直流电转变为低压直流电，用以补充车辆在实际形式时低压蓄电池8的能量消耗，当待测车载充电机采用双端口输出时，将交流电转变为高压直流电为高压动力电池组7充电，同时也可将交流电转变为低压直流电为低压蓄电池8充电；

动力电池组，动力电池组包括高压动力电池组7和低压蓄电池8，所述高压动力电池组7用来接收和储存由车载充电机提供的高压直流电，当车载充电机工作在逆变状态时，高压动力电池组7为车载充电机提供反向能量；低压蓄电池8用来接收和储存由车载充电机提供的低压直流电，所述高压动力电池组7和低压蓄电池8内部分别集成有电源管理系统；

电子负载6，用以模拟一个参数可任意变化的负载，从而可测试车载充电机在各种极限状态下的高压输出性能与耐久性能；

电阻箱，电阻箱包括直流电阻箱5和交流电阻箱，直流电阻箱5是利用变换装置改变电阻值的多值电阻器，可测试车载充电机在各种极限状态下的低压输出性能与耐久性能；所述交流电阻箱是利用变换装置改变电阻值的多值电阻器，兼容三相交流输入与单相交流输入，三相输入模式下，内部电阻可构成星形连接的三相均衡负载，可测试车载充电机工作在逆变状态下的输出性能；

多路开关电路9，包括并联的N相开关电路、L1相开关电路、L2相开关电路和L3相开关电路；本实施例根据待测车载充电机额定输入要求，由多路开关选择输入方式，选择单相输入模式时，多路开关中N相开关闭合，L1、L2、L3相开关中的任意一个开关闭合；选择三相输入模式时，多路开关中所有开关均闭合。

电网16通过多路开关电路9分别连接双端口待测车载充电机2、单端口待测车载充电机1和交流电阻箱，所述双端口待测车载充电机2和单端口待测车载充电机1的输出端分别连接高压动力电池组7、低压蓄电池8和直流电阻箱5。

环境实验箱12，用以模拟高寒、高原地区严苛的自然环境，用于测试和确定车载充电机环境变化后的参数及性能；

电能质量分析仪10，电能质量分析仪10可以进行车载充电机工作在逆变状态下的谐波分析及功率品质分析，能够对车载充电机逆变运行进行长时间的数据采集监测；

功率分析仪11，功率分析仪11用来监测车载充电机输出的高压直流电参数，包括电压、电流、功率等，当车载充电机工作在逆变状态时，功率分析仪11也可用来测量高压动力电池组7输出的直流电参数。

工控机13和CAN总线15，上述各个部件均具备CAN通信功能，工控机13采用CAN总线通信协议通过CAN总线接口模块14与其它模块进行通信，所述工控机13能够实时显示充电与逆变状态下电压、电流、功率、电池相关参数等信息，能够调节电子负载6与直流电阻箱5阻值，能够根据实验要求切换负载，能够实时显示CAN总线15传输的数据信息，具备故障诊断与报警功能，能够以图、表等形式存储数据。

在一具体实施例中，一种车载充电机测试方法，基于本发明一具体实施例所述的车载充电机测试系统实现，

所述车载充电机的测试包括输出性能及耐久性能的测试和线性测试及耐久性测试；在进行极限状态下的输出性能与耐久性能测试过程中，当车载充电机工作于充电状态时，可选择电池作为负载，也可选择电子负载6和直流电阻箱5作为负载，当车载充电机工作于逆变状态时，可采用能量回馈模式，实现能量的闭环使用；在进行线性负载测试与耐久性测试时，可采用能量消耗模式，利用多路开关将车载充电机与电网16分离，通过交流电阻箱与电能质量分析仪10完成对交流输出性能的全面测试，具体的测试方式包括如下步骤：

S1、选择测试模式，所述测试模式包括：常规充电测试模式、大电流充电与耐久性测试模式、高低压直流转换测试模式和单三相逆变测试模式；

S2、根据选择的测试模式选择相应的测试回路，完成各个测试模式的测试；

所述常规充电测试模式的测试方法包括：

选择常规充电测试回路，所述常规充电测试回路包括待测车载充电机、DC-DC变换器3、高压动力电池组7和低压蓄电池8，此时交流电阻箱4、电能质量分析仪10、电子负载6、直流电阻箱5不工作。

当待测车载充电机为单端口待测车载充电机1时，单端口待测车载充电机1的输出电能一部分用于高压动力电池组7充电，另一部分通过DC-DC变换器3为低压蓄电池8充电；

当待测车载充电机为双端口待测车载充电机2时，双端口待测车载充电机2输出的高压直流电和低压直流电，所述高压直流电为高压动力电池组7充电，所述低压直流电为低压动力电池组充电，测试过程中，功率分析仪以及集成在高压动力电池组与低压蓄电池中的电源管理系统监测实时充电状态，并通过CAN总线上传至工控机13中。

常规充电测试模式时,系统可实时监测高压直流电电压、电流、高压动力电池充电功率、高压动力电池荷电状态；低压直流电电压、电流、低压蓄电池充电功率、低压蓄电池荷电状态；待测车载充电机运行效率。

大电流充电模式可测试各种极限状态下车载充电机的输出性能，常规充电模式虽然能够将电能存储或有效转化，但存在一定的弊端。高压动力电池组7和低压蓄电池8由于受到其本体特性的限制，充电时电流的大小需在一定的范围内，充电电流过大会对电池本体造成损伤，因此无法长时间检测车载充电机大电流的输出能力，为了解决该问题，本实施例采用大电流充电测试模式，所述大电流充电与耐久性测试模式的测试方法包括：

选择大电流充电与耐久性测试回路，所述大电流充电与耐久性测试回路包括待测车载充电机、DC-DC变换器3、电子负载6和直流电阻箱5，交流电阻箱、电能质量分析仪10不工作，高压动力电池组7和低压蓄电池8不接入系统。

由于高压直流电的质量直接影响动力电池的使用寿命，因此采用电子负载6作为功率消耗的装置，它能够精确调整负载电流，同时可以实现模拟负载短路，模拟感性、阻性和容性负载，具备恒流、恒压、恒阻和恒功率功能；低压直流电仅为低压蓄电池8充电，因此选用成本较低的直流电阻箱5作为功率消耗的装置，负载电阻值越大，输出电流越小，负载电阻值减小，充电电流增大，输出功率增大；通过电子负载6和直流电阻箱5可以对车载充电机高低压输出特性进行多工况条件下的耐久性测试，并利用工控机13监测实时充电状态。

当待测车载充电机为单端口待测车载充电机1时，单端口待测车载充电机1的输出电能的一部分通过电子负载6释放，另一部分通过DC-DC变换器3转换为低压直流，并由直流电阻箱5释放；

当待测车载充电机为双端口待测车载充电机2时，双端口待测车载充电机2输出的高压直流电和低压直流电，所述高压直流电的电能通过电子负载6释放，所述低压直流电的电能通过直流电阻箱5释放。

电动汽车与燃油车不同，在车辆行驶时无法像燃油车那样通过发电机为低压蓄电池8充电，因此当低压蓄电池8电量下降后，需要由高压动力电池组7向其补充电量，本实施例采用高低压直流转换测试模式，用以模拟真实车辆运行状态，实时检测电能由高压动力电池向低压蓄电池流动的情况，具体的测试方法包括：

选择高低压直流转换测试回路，所述高低压直流转换测试回路包括待测车载充电机、高压动力电池组7、DC-DC变换器3、低压蓄电池8，交流电阻箱、电能质量分析仪10、电子负载6、直流电阻箱5不工作；所述功率分析仪11、高压动力电池组7与低压蓄电池8的电源管理系统监测实时充电状态，所述试试充电状态包括高压动力电池输出直流电电压、电流、功率，低压蓄电池输入直流电电压、电流、功率以及直流-直流变换器运行效率，并通过CAN总线15将检测的充电状态数据上传至工控机13。

当待测车载充电机为单端口待测车载充电机1时，车载充电机不工作，高压动力电池通过DC-DC变换器3转换成低压直流电，所述低压直流电为低压蓄电池8充电；

当待测车载充电机为双端口待测车载充电机2时，双端口待测车载充电机2输出的高压直流电通过DC-DC变换器3为低压蓄电池8充电；

部分电动汽车利用车载充电机可实现电动汽车与电网的互联，可将高压动力电池中储存的能量回馈至电网中，为了实时监测电能由高压动力电池向电网传递过程中，车载充电机的运行状态，采用单三相逆变测试模式进行测试，该测试模式下，由车载充电机产生工频电，供给其它用电设备或将电能输送至电网16，测试方法兼容能量回馈与能量消耗方式。在一具体实施例中，所述单三相逆变测试模式包括能量回馈测试模式和能量消耗及耐久性测试模式，所述能量消耗及耐久性测试用以实现线性负载测试与耐久性测试，两种模式下，功率分析仪11和电能质量分析仪10均可以进行高压动力电池组7输出功率计算、交流侧谐波分析及功率品质分析，能够对车载充电机逆变运行进行长时间的数据采集监测，所述数据包括车载充电机输入的高压直流电电压、电流、功率，车载充电机输出的正弦交流电电压、电流、频率、相数及谐波成分。

当选择能量回馈测试模式时，多路开关全部闭合，电子负载6、直流电阻箱5、低压蓄电池8、直流-直流变换器、交流电阻箱不工作，待测车载充电机输出的工频交流电全部回馈至电网16，系统能量损耗仅为器件及线路损耗；

当选择能量消耗及耐久性测试模式时，多路开关全部断开，电子负载6、直流电阻箱5、低压蓄电池8、直流-直流变换器不工作，待测车载充电机输出的工频交流电全部由交流电阻箱释放。交流电阻箱阻值可线性调节。

所述测试模式还包括环境测试，在一具体实施例中，将待测车载充电机置于环境实验箱12内，通过实验箱模拟出各种恶劣的自然环境，能够完成恒温恒湿测试、高低温交替变化测试、温度冲击性测试、耐腐蚀测试、振动测试等“恒定试验”和“交变试验”，从而提升被测车载充电机的可靠性。

在测试过程中，待测车载充电机放置在环境实验箱中后，可在恒温恒湿、高低温交替变化、温度冲击、耐腐、振动等单一或混合条件下完成上述常规充电测试、大电流充电测试、高低压直流转换测试和单三相逆变测试的测试过程。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种车载充电机测试系统，其特征在于，包括工控机、CAN总线、待测车载充电机、动力电池组、电子负载、电阻箱和多路开关电路，待测车载充电机包括双端口待测车载充电机、单端口待测车载充电机和DC-DC变换器；所述动力电池组包括高压动力电池组和低压蓄电池；所述电阻箱包括直流电阻箱和交流电阻箱；电网通过多路开关电路分别连接双端口待测车载充电机、单端口待测车载充电机和交流电阻箱，所述双端口待测车载充电机和单端口待测车载充电机的输出端分别连接高压动力电池组、低压蓄电池和直流电阻箱。

2.根据权利要求1所述一种车载充电机测试系统，其特征在于，所述车载充电机测试系统还包括环境实验箱。

3.根据权利要求1所述一种车载充电机测试系统，其特征在于，所述多路开关电路包括并联的N相开关电路、L1相开关电路、L2相开关电路和L3相开关电路。

4.根据权利要求1所述一种车载充电机测试系统，其特征在于，所述车载充电机测试系统包括电能质量分析仪和功率分析仪。

5.一种车载充电机测试方法，其特征在于，基于权利要求1-4任意权利要求所述的车载充电机测试系统实现，包括如下步骤：

S1、选择测试模式，所述测试模式包括：常规充电测试模式、大电流充电与耐久性测试模式、高低压直流转换测试模式和单三相逆变测试模式；

S2、根据选择的测试模式选择相应的测试回路。

6.根据权利要求5所述一种车载充电机测试方法，其特征在于，所述常规充电测试模式的测试方法包括：

选择常规充电测试回路，所述常规充电测试回路包括待测车载充电机、DC-DC变换器、高压动力电池组和低压蓄电池；

当待测车载充电机为单端口待测车载充电机时，单端口待测车载充电机的输出电能一部分用于高压动力电池组充电，另一部分通过DC-DC变换器为低压蓄电池充电；

当待测车载充电机为双端口待测车载充电机时，双端口待测车载充电机输出的高压直流电和低压直流电，所述高压直流电为高压动力电池组充电，所述低压直流电为低压动力电池组充电。

7.根据权利要求5所述一种车载充电机测试方法，其特征在于，所述大电流充电与耐久性测试模式的测试方法包括：

选择大电流充电与耐久性测试回路，所述大电流充电与耐久性测试回路包括待测车载充电机、DC-DC变换器、电子负载和直流电阻箱；

当待测车载充电机为单端口待测车载充电机时，单端口待测车载充电机的输出电能的一部分通过电子负载释放，另一部分通过DC-DC变换器转换为低压直流由直流电阻箱释放；

当待测车载充电机为双端口待测车载充电机时，双端口待测车载充电机输出的高压直流电和低压直流电，所述高压直流电的电能通过电子负载释放，所述低压直流电的电能通过直流电阻箱释放。

8.根据权利要求5所述一种车载充电机测试方法，其特征在于，所述高低压直流转换测试模式的测试方法包括：

选择高低压直流转换测试回路，所述高低压直流转换测试回路包括待测车载充电机、高压动力电池组、DC-DC变换器、低压蓄电池；

当待测车载充电机为单端口待测车载充电机时，高压动力电池通过DC-DC变换器转换成低压直流电，所述低压直流电为低压蓄电池充电；

当待测车载充电机为双端口待测车载充电机时，双端口待测车载充电机输出的高压直流电通过DC-DC变换器为低压蓄电池充电。

9.根据权利要求5所述一种车载充电机测试方法，其特征在于，所述单三相逆变测试模式的测试方法包括：

所述单三相逆变测试模式包括能量回馈测试模式和能量消耗及耐久性测试模式；

当选择能量回馈测试模式时，待测车载充电机输出的工频交流电全部回馈至电网；

当选择能量消耗及耐久性测试模式时，待测车载充电机输出的工频交流电全部由交流电阻箱释放。

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