CN114056151A - 基于普通直流充电桩改制动力电池充电检测设备的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及新能源汽车充电桩技术领域，公开了一种基于普通直流充电桩改制动力电池充电检测设备的方法，通过在普通的直流充电桩上增加控制器和电流互感器，利用控制器采集动力电池的充电数据，并上传到云端服务器中进行分析处理，最后得到动力电池的检测报告，能够实现在电动汽车充电的同时完成对动力电池的安全检测，保障了动力电池的安全性。本发明具有改造过程简单、改造成本低和提高了电动汽车的使用安全性的有益效果。

Description

基于普通直流充电桩改制动力电池充电检测设备的方法
技术领域
本发明涉及新能源汽车充电桩技术领域，具体涉及一种基于普通直流充电桩改制动力电池充电检测设备的方法。
背景技术
随着石油资源的短缺以及传统汽车尾气排放导致温室效应日益明显，新能源汽车凭借无污染、能量利用率高、噪声低等优点成为了汽车行业实现绿色环保发展的最佳选择，尤其是近年来新能源汽车技术不断取得重大突破，市场上已经有非常成熟稳定的新能源汽车。而随着新能源汽车的普及和发展，电动汽车成为电动汽车的消费主流。动力电池作为电动汽车的储能装置和动力来源，安全使用与安全充电等问题越来越突出。动力电池不规范使用可能会自发性的出现安全问题，比如自燃，突然爆炸，或者是突然掉电、漏电等使用异常，但是目前市场上缺乏能够对电动汽车上装载的动力电池进行有效分析的手段和工具。
目前市场上有各式各样的对动力电池充电的直流充电桩，但是现有的充电桩都只具备给动力电池进行电能补充这一个单一的功能，没有除了充电以外的其他的功能，但是动力电池在使用过程中并不仅只需要进行充电即可，还需要对动力电池进行安全检查，从而保证动力电池的使用安全性，而现在如果要对动力电池进行检测的话，则需要专业的检测设备，这些专业的动力电池检测装置不仅价格昂贵而且存量极少，因此仅有极少一部分用户会选择此检测装置，这就会导致用户充电的安全得不到保障，也无法得知动力电池的健康状况，更无法保证动力电池的使用安全。因此，对于将现有的普通直流充电桩改造成动力电池充电检测设备的研究显得十分有意义。
发明内容
本发明意在提供基于普通直流充电桩改制动力电池充电检测设备的方法，以解决充电桩为动力电池充电检测的技术问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：基于普通直流充电桩改制动力电池充电检测设备的方法，包括以下步骤：
步骤S1，准备将直流充电桩改制动力电池充电检测设备的相关材料；
步骤S2，打开直流充电桩的箱体，按照预设的改制策略对直流充电桩进行改制，将直流充电桩改制成动力电池充电检测设备；
步骤S3，改制完成后关闭直流充电桩箱体的安全门，对动力电池充电检测设备进行功能测试。
本方案的原理及优点是：实际应用时，仅需通过选择市面上常见的普通的直流充电桩，再利用常规的设备进行简单改制，就能够将充电桩改制成为能够对动力电池进行充电检测的设备。有方案相比于现有技术优点在于，选择改制的原材料常见且数量较少，改制成本低，并且改制过程简单，不仅能够使普通的直流充电桩具备动力电池健康状态检测功能，同时也能够通过此方式加强对动力电池安全性的监测，提高用户使用电动汽车的安全性，而且此改制方法简单，能够大面积推广，对电动汽车技术的发展也起到一定的推动作用。
优选的，作为一种改进，相关材料包括直流充电桩、控制器、电流互感器和软件烧录器。
选择直流充电桩、控制器、电流互感器和软件烧录器，通过简单电气改动，将直流充电桩改制为动力电池充电检测设备，使动力电池在充电过程中，能够实现对充电数据的采集，从而进行动力电池健康状态的分析，提高动力电池的安全性。
优选的，作为一种改进，预设的改制策略包括以下内容：
步骤S21，利用软件烧录器将数据采集软件烧录进控制器中；
步骤S22，拆开直流充电桩的直流母线，将电流互感器套在直流母线上，并将电流互感器与第一电源连接；
步骤S23，断开充电桩的充电枪与充电桩桩体之间的控制器局域网络线，将控制器的控制器局域网络线的1号接口与充电枪的控制器局域网络线连接，同时将控制器的控制器局域网络线的2号接口与充电桩桩体的控制器局域网络线连接；
步骤S24，将电流互感器的信号线与控制器的数据接口连接。
通过此改制策略，不仅只需要控制器和电流互感器等改制材料，同时整个改制过程非常简单，只需具有基本的电气知识就能够独立完成改制，有利于此改制方法的推广，同时若不需要动力电池健康状态检测功能时，拆除改制设备也非常简单，极具市场推广价值。
优选的，作为一种改进，对动力电池充电检测设备进行功能测试包括以下内容：
设定动力电池充电检测设备的充电电流；
对动力电池进行充电，当充电电流达到设定值时，开始动力电池充电检测；
控制器根据内部设定的程序不断改变充电电流的大小，并按照固定采集频率采集动力电池相关数据形成第一数据集合；
对第一数据集合进行分析，得到动力电池的检测报告，并将检测报告推送给用户。
在将直流充电桩改制完成后，通过对动力电池进行充电检测，来测试改制后的设备的功能是否完整，同时也能够在对动力电池进行充电的过程中，检测动力电池的健康状态，对动力电池的安全性作一个准确评估，提高动力电池的使用安全性。
优选的，作为一种改进，相关数据包括电流、电压和电池单体温度。
采集充电过程中的充电电流和充电电压，以及动力电池的电池单体温度，能够为电化学模型提供可靠数据，从而分析出动力电池的健康状态，保证了直流充电桩改制成的动力电池充电检测设备的检测功能，提高了动力电池的安全性。
优选的，作为一种改进，对第一数据集合进行分析，得到动力电池的检测报告为，控制器将第一数据集合上传至云端服务器，云端服务器利用电化学分析模型对第一数据集合进行计算分析，得到动力电池健康状态的检测报告。
将采集到的数据上传到云端服务器保存，并利用其中设置的电化学模型对数据进行分析，从而分析出当前动力电池的健康状态，能够在动力电池充电过程中完成对健康状态的准确分析，提高了动力电池的使用安全性。
优选的，作为一种改进，将检测报告推送给用户为，利用动力电池充电检测设备的显示屏同步显示检测报告或者利用动力电池充电检测设备对应的网站将检测报告发送给用户。
完成对动力电池健康状态的检测后，要使用户能够直观地知晓检测结果，因此将检测报告通过动力电池充电检测设备的显示屏同步显示，或者利用与动力电池充电检测设备对应的网站向用户推送检测报告，用户能够根据需求自行下载报告，从而了解到动力电池的健康状态，从多方面加强用户对动力电池的了解度，便于用户合理使用电动汽车。
优选的，作为一种改进，直流充电桩包括落地式直流充电桩、壁挂式直流充电桩、分体式直流充电桩、单枪式直流充电桩和双枪式直流充电桩。
本改制方法能够应用到市面上常见的直流充电桩，从而提高了改制原材料的选择度，利于本改制方法的推广，同时也能够提高动力电池检测设备的使用范围，让更多的电动汽车用户都能够在动力电池日常充电过程中，通过进行健康状态检测了解到动力电池的安全状态，从而使电动汽车的使用安全性得到有效保障。
优选的，作为一种改进，控制器为具备网络通信功能的控制器。
控制器作为本次改制的关键设备，不仅控制改制后的动力电池检测设备的正常运行，同时负责采集动力电池的充电数据，通过模型分析出动力电池的健康状态，因此控制器要具备网络通信功能，才能够完成与外界设备的通讯，进而保证设备功能的完整性。
附图说明
图1为本发明基于普通直流充电桩改制动力电池充电检测设备的方法实施例一的改制流程示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
实施例一：
本实施例基本如附图1所示：基于普通直流充电桩改制动力电池充电检测设备的方法，包括以下步骤：
步骤S1，准备将直流充电桩改制动力电池充电检测设备的相关材料；
步骤S2，打开直流充电桩的箱体，按照预设的改制策略对直流充电桩进行改制，将直流充电桩改制成动力电池充电检测设备；
步骤S21，利用软件烧录器将数据采集软件烧录进具备网络通信功能的控制器中；
步骤S22，拆开直流充电桩的直流母线，将电流互感器套在直流母线上，并将电流互感器与第一电源连接；
步骤S23，断开充电桩的充电枪与充电桩桩体之间的控制器局域网络线，将控制器的控制器局域网络线的1号接口与充电枪的控制器局域网络线连接，同时将控制器的控制器局域网络线的2号接口与充电桩桩体的控制器局域网络线连接；
步骤S24，将电流互感器的信号线与控制器的数据接口连接；
步骤S3，改制完成后关闭直流充电桩箱体的安全门，对动力电池充电检测设备进行功能测试。
将市面上常见的普通充电桩改制成为具备动力电池充电检测功能的充电桩，不仅能够增加充电桩的功能，使用户在充电时就能够完成对动力电池的安全检测，不需要再额外使用专用的检测设备进行检测，不仅降低了检测成本，并且本改制方法过程简单，改造方便，所需改制材料也均是常规材料，且不会破坏充电桩原有的结构，改制后的设备中改制材料能够轻松拆卸下来，将设备还原成原来的充电桩继续使用，完全不影响充电桩的市场价值。
上述改造完成的充电检测设备还配置的有云端平台，且充电检测设备能够通过云端平台进行管理和升级维护；充电检测设备的控制器能够与云端平台通信，上传检测数据给云端平台，控制器发送控制指令给充电桩，使充电桩按照软件内置工况文件的要求向测试车辆输入检测电流，同时充电桩还能够接收云端平台的OTA升级指令进行在线控制和检测功能升级。
在对动力电池充电检测设备进行测试时，首先设定动力电池充电检测设备的充电电流，然后将电动汽车的充电接口与动力电池充电检测设备连接，对动力电池进行充电，当充电电流达到动力电池系统额定容量的0.8倍时，开始动力电池充电检测；控制器根据内部设定的程序不断改变充电电流的大小，并按照固定采集频率采集动力电池充电电流、电压和电池单体温度等数据形成第一数据集合。
控制器将第一数据集合上传至云端服务器，云端服务器利用电化学分析模型对第一数据集合进行计算分析，得到动力电池健康状态的检测报告，并将检测报告同步显示在动力电池充电检测设备的显示屏上。
直流充电桩可选用市面上常见的落地式直流充电桩、壁挂式直流充电桩、分体式直流充电桩、单枪式直流充电桩和双枪式直流充电桩，本实施例中选择的是落地式直流充电桩。
本实施例的具体实施过程如下：
第一步，准备好将直流充电桩改制动力电池充电检测设备的相关材料，包括落地式直流充电桩、具备网络通信功能的控制器、检测精度为0.2％的电流互感器和软件烧录器。
第二步，打开落地式直流充电桩的箱体，利用软件烧录器将数据采集软件烧录进控制器中，再拆开落地式直流充电桩的直流母线，将电流互感器套在直流母线上，并将电流互感器连接上24V的直流电源。
第三步，将控制器串联到落地式直流充电桩的CAN线中，断开落地式直流充电桩的充电枪与充电桩桩体之间的CAN线，将控制器的CAN线的1号接口与充电枪的CAN线连接，同时将控制器的CAN线的2号接口与充电桩桩体的CAN线连接。
第四步，将电流互感器的信号线与控制器的485号数据接口连接，用以传输直流母线上的实际充电电流数据。
第五步，改制完成后关闭落地式直流充电桩箱体的安全门，对动力电池充电检测设备进行功能测试，首先设定动力电池充电检测设备的充电电流，然后将电动汽车的充电接口与动力电池充电检测设备的充电枪连接，开始对动力电池进行充电，当充电电流达到动力电池系统额定容量的0.8倍时，开始动力电池充电检测。
第六步，控制器根据内部设定的程序不断改变充电电流的大小，并按照固定采集频率采集动力电池充电电流、电压和电池单体温度等数据形成第一数据集合，控制器将第一数据集合上传至云端服务器，云端服务器利用电化学分析模型对第一数据集合进行计算分析，得到动力电池健康状态的检测报告，并将检测报告同步显示在动力电池充电检测设备的显示屏上。
随着电动汽车的普及和发展，电动汽车成为新能源汽车的消费主流。动力电池作为电动汽车的储能装置和动力来源，一旦发生故障会直接影响车辆使用安全和用户的人身安全，尤其是动力电池在长期使用过程中可能会自发性的出现安全问题，比如自燃，突然爆炸，或者是突然掉电、漏电等使用异常，因此近年来动力电池的安全使用与安全充电等问题越来越突出，但是目前市场上缺乏能够对电动汽车上装载的动力电池进行有效分析的手段和工具。目前市场上直流充电桩有着极大的存量，但都不具备对动力电池安全进行检测的功能，而专业的动力电池检测装置不仅价格昂贵而且存量极少。用户充电安全得不到保障，也无法得知动力电池的健康状况。
本方案中，利用市场上常见的普通直流充电桩，再结合常规的电气设备，例如电流互感器和控制器等，在直流充电桩中增加一个控制器和电流互感器，即可使普通的充电桩增加动力电池检测功能，虽然本改制方法简单且采用的改制材料也常规，但是其具体的改制思路以及原理是非显而易见的，并不是任何一个具备常规电气知识的人都能够想到，本改制方案最终以此简单的方式呈现，也是发明人进行了多次试验以及付出了巨大创造性劳动才最终得到的。改制后的检测设备利用控制器中的数据采集软件采集动力电池在充电过程中的充电数据，进而上传到云端服务器中利用电化学模型进行分析，得到动力电池健康状态检测的准确检测报告，并将检测结果显示给用户知晓。通过本方案改制的充电桩，不仅能够保障动力电池的充电安全，同时也能够检测动力电池的健康状况，最大程度降低了检测成本。同时整个改造过程也非常方便，只需少量电气基础知识即可完成改造，便于用户自行采购设备后进行充电桩的改制，并且在长期不使用检测功能的情况下还可以将增加的设备拆卸下来，将改制后的充电桩还原成原来的充电桩，完全不影响充电桩的完整性和功能，极具推广价值。
实施例二：
本实施例基本与实施例一相同，区别在于：若充电桩的充电电流无法达到动力电池系统额定容量的0.8倍时，则选择0.6倍或者0.5倍等不同倍率的充电电流开始动力电池充电检测。通常的测试均是采用动力电池系统额定容量的0.8倍作为判断标准，不会想到用0.6倍或者0.5倍的额定容量来进行充电检测的开启阈值，本方案这样设置，克服了检测功能开启条件限制的技术偏见，能够在正常开启电流得不到保障的情况下，利用低等级的电流来开启充电检测，避免因系统额定容量的偏差导致检测功能无法正常启动，给充电桩的功能提供保障，确保能够完成动力电池检测，提高动力电池的使用安全性。
本实施例的具体实施过程与实施例一相同，区别在于：
第五步，改制完成后关闭落地式直流充电桩箱体的安全门，对动力电池充电检测设备进行功能测试，首先设定动力电池充电检测设备的充电电流，然后将电动汽车的充电接口与动力电池充电检测设备的充电枪连接，开始对动力电池进行充电，当充电电流达到动力电池系统额定容量的0.6倍或者更低的0.5倍时，开始动力电池充电检测。
通过设置低等级的充电电流来作为动力电池充电检测动作的开启阈值，不仅能够避免因不同规格不同种类的动力电池系统的额定容量差别，导致充电电流达不到，无法开始动力电池充电检测的情况，保证动力电池完成安全检测，提高使用安全性；同时充电电流只是一个开启检测的条件，其具体大小只影响到了动力电池充电数据值的大小，并不影响检测结果的准确性，因此设置低等级的充电电流，保证检测结果的同时还能够提高充电桩改制的充电检测设备的使用范围。
实施例三：
本实施例基本与实施例一相同，区别在于：改制后的动力电池充电检测设备还配备有检测网站，用户在充电时完成的动力电池健康状态检测报告能够上传至检测网站进行保存，同时用户也能够随时通过检测网站查看并下载该检测报告。
本实施例的具体实施过程与实施例一相同，区别在于：
第六步，控制器根据内部设定的程序不断改变充电电流的大小，并按照固定采集频率采集动力电池充电电流、电压和电池单体温度等数据形成第一数据集合，控制器将第一数据集合上传至云端服务器，云端服务器利用电化学分析模型对第一数据集合进行计算分析，得到动力电池健康状态的检测报告，并将检测报告同步显示在动力电池充电检测设备的显示屏上；同时该检测报告会同步上传至动力电池充电检测设备对应的检测网站上进行保存，用户能够随时通过检测网站查看并下载该检测报告。
通过为动力电池充电检测设备建立对应的检测网站，用来保存动力电池健康状态检测的历史报告，方便用户随时能够通过该网站查看并下载检测报告，清楚了解到电动汽车动力电池的安全变化情况，从而利于用户在动力电池健康状态不理想的时候及时更换动力电池，从而保证驾驶安全。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (9)

1.基于普通直流充电桩改制动力电池充电检测设备的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，准备将直流充电桩改制动力电池充电检测设备的相关材料；
步骤S2，打开直流充电桩的箱体，按照预设的改制策略对直流充电桩进行改制，将直流充电桩改制成动力电池充电检测设备；
步骤S3，改制完成后关闭直流充电桩箱体的安全门，对动力电池充电检测设备进行功能测试。
2.根据权利要求1所述的基于普通直流充电桩改制动力电池充电检测设备的方法，其特征在于：所述相关材料包括直流充电桩、控制器、电流互感器和软件烧录器。
3.根据权利要求1所述的基于普通直流充电桩改制动力电池充电检测设备的方法，其特征在于：所述预设的改制策略包括以下内容：
步骤S21，利用软件烧录器将数据采集软件烧录进控制器中；
步骤S22，拆开直流充电桩的直流母线，将电流互感器套在直流母线上，并将电流互感器与第一电源连接；
步骤S23，断开充电桩的充电枪与充电桩桩体之间的控制器局域网络线，将控制器的控制器局域网络线的1号接口与充电枪的控制器局域网络线连接，同时将控制器的控制器局域网络线的2号接口与充电桩桩体的控制器局域网络线连接；
步骤S24，将电流互感器的信号线与控制器的数据接口连接。
4.根据权利要求1所述的基于普通直流充电桩改制动力电池充电检测设备的方法，其特征在于：所述对动力电池充电检测设备进行功能测试包括以下内容：
设定动力电池充电检测设备的充电电流；
对动力电池进行充电，当充电电流达到设定值时，开始动力电池充电检测；
控制器根据内部设定的程序不断改变充电电流的大小，并按照固定采集频率采集动力电池相关数据形成第一数据集合；
对第一数据集合进行分析，得到动力电池的检测报告，并将检测报告推送给用户。
5.根据权利要求4所述的基于普通直流充电桩改制动力电池充电检测设备的方法，其特征在于：所述相关数据包括电流、电压和电池单体温度。
6.根据权利要求4所述的基于普通直流充电桩改制动力电池充电检测设备的方法，其特征在于：所述对第一数据集合进行分析，得到动力电池的检测报告为，控制器将第一数据集合上传至云端服务器，云端服务器利用电化学分析模型对第一数据集合进行计算分析，得到动力电池健康状态的检测报告。
7.根据权利要求4所述的基于普通直流充电桩改制动力电池充电检测设备的方法，其特征在于：所述将检测报告推送给用户为，利用动力电池充电检测设备的显示屏同步显示检测报告或者利用动力电池充电检测设备对应的网站将检测报告发送给用户。
8.根据权利要求2所述的基于普通直流充电桩改制动力电池充电检测设备的方法，其特征在于：所述直流充电桩包括落地式直流充电桩、壁挂式直流充电桩、分体式直流充电桩、单枪式直流充电桩和双枪式直流充电桩。
9.根据权利要求2所述的基于普通直流充电桩改制动力电池充电检测设备的方法，其特征在于：所述控制器为具备网络通信功能的控制器。
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