CN114397487A - 一种电动汽车充电桩故障诊断设备及诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动汽车充电桩故障诊断设备及诊断方法，诊断装置包括诊断主机，诊断主机一侧端面上嵌设有切换式接头，切换式接头包括接头壳体，接头壳体中心设置有装配轴，装配轴上套设有接头装配环，接头装配环外壁沿轴心线圆周均匀开设有多个方槽，方槽内嵌设有接头，方槽底部间隔设置有多个贯穿至接头装配环内壁的安装孔，安装孔的端部设置有触头，安装孔内侧设置有连接触头和接头的对接杆；装配轴一侧端部嵌设有传输护板，传输护板外侧端部设置有传输接线板，传输接线板内侧设置有多个传输连接杆，传输连接杆沿传输护板外侧端部延伸至传输护板外壁与触头活动连接；本发明能够提供多种的接头选择，实用灵活方便；同时故障诊断效果好。

Description

一种电动汽车充电桩故障诊断设备及诊断方法

技术领域

本发明属于汽车充电桩技术领域，具体涉及一种电动汽车充电桩故障诊断设备及诊断方法。

背景技术

随着科技飞速发展及人们环保意识的日益提高，越来越多的电力驱动车辆受到人们的青睐。而作为电力驱动车辆的重要配套设备，充电桩也应运而生。随着越来越多的充电桩投入应用，如何在充电桩发生故障时确认其故障原因以对其进行及时维修，也成为了保证充电桩的运行质量课题中的重要研究方法。

现有的检测诊断设备在使用时，对于检测线的接头较为固定，而因为充电桩厂商繁多，检测的种类型号也大不相同，导致检测时会出现因为接头不匹配无法检测的现象，需要配备多种检测设备或检测转接线，较为不便，且现有技术使用时，设备在使用过程中，检测接头在不使用时，基本处于裸露状态，在设备在较潮湿、杂脏或尘粒较多的场所时，容易出现接口处杂脏等引起的接触不良等情况，从而容易出现过热、漏电等危险。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动汽车充电桩故障诊断设备及诊断方法，从而解决现有的充电桩检测诊断设备在使用时存在接头不匹配或接头接触不良等技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

第一方面，本发明提供了一种电动汽车充电桩故障诊断设备，包括诊断主机，所述诊断主机一侧端面上嵌设有切换式接头，所述切换式接头包括接头壳体，所述接头壳体前侧贯穿至诊断主机外表面并开设有接头槽孔，所述接头槽孔上侧铰接有护盖；所述接头壳体中心设置有装配轴，所述装配轴两端均贯穿至接头壳体外部并通过紧固件固定于诊断主机内表面；所述装配轴上套设有接头装配环，所述接头装配环外壁沿轴心线圆周均匀开设有多个方槽，所述方槽内嵌设有接头，所述方槽底部间隔设置有多个贯穿至接头装配环内壁的安装孔，所述安装孔的端部设置有触头，所述安装孔内侧设置有连接触头和接头的对接杆；所述装配轴一侧端部嵌设有传输护板，所述传输护板外侧端部设置有传输接线板，所述传输接线板内侧设置有多个传输连接杆，所述传输连接杆沿传输护板外侧端部延伸至传输护板外壁，且每个所述传输连接杆与每个对接头上的一个触头对应设置。

可选的，所述接头装配环的一端设置有用于锁止接头装配环的锁止装置，所述锁止装置包括设置于接头装配环端部的锁止装配环，所述锁止装配环外侧分别对应接头设置有多个第一定磁铁，所述接头壳体内壁对应第一定磁铁设置有多个第二定磁铁。

可选的，所述触头包括压缩弹簧以及通电触片，所述通电触片前侧呈与装配轴外壁对应的弧面，所述通电触片后侧通过压缩弹簧与对接杆连接。

第二方面，本发明提供了一种上述一种电动汽车充电桩故障诊断设备的诊断方法，包括：

打开护盖并拨动接头装配环直至当前充电桩需要的接头到达接头槽孔；

将当前充电桩与接头连接，通过诊断主机对当前充电桩进行诊断；

获取诊断结果并基于一体化评估算法得到故障风险级别。

可选的，所述对当前充电桩进行诊断包括：

获取充电模块健康度H₁：

其中，m₁为充电桩内温度过高次数，α₁为过充影响系数，β为故障影响系数，m为故障检测次数，t(n)为充电n次后的总充电时间，T为充电桩内工作温度，T₀为充电桩内工作理想温度，γ为充电影响系数，λ为温度影响系数；

获取充电枪健康度H₂：

其中，N₁为充电枪额定插拔次数，n₁为充电枪实际插拔次数，n₂为充电枪故障次数，α₂为故障影响系数；

获取绝缘材料健康度H₃：

其中，k为老化速率常数，t为充电桩使用天数，α₃为与绝缘材料测试条件无关的常数，b为高温影响因素，n₃为高温天数；

获取通信健康状态度H₄：

其中，c为故障影响系数，n₄为通信故障积累次数，N₂为新出厂充电桩额定允许故障次数；

获取排风扇健康度H₅：

其中，n₅为排风扇实际转速，n₀为排风扇额定转速，α为排风扇失效率，T为充电桩内工作温度，T₀为充电桩内工作理想温度，β₁为排风扇的自然老化系数，t₁为充电次数。

可选的，所述获取诊断结果并基于一体化评估算法得到故障风险级别包括：

获取充电模块健康度H₁、充电枪健康度H₂、绝缘材料健康度H₃、通信健康状态度H₄以及排风扇健康度H₅，并构建健康综合评价指标集U，U＝{H₁、H₂、H₃、H₄、H₅}；

采用层次分析法构造判断矩阵并进行一致性检验，计算判断矩阵的特征向量作为权重向量W；

预设五个评价等级，并基于评价等级制定单一健康度对应评价列表；

利用健康综合评价指标集U基于单一健康度对应评价列表查找单一健康度对应评价结果R；

基于权重向量W、单一健康度对应评价结果R以及预设的评价等级的分数向量S得到充电桩健康一体化评价得分f：

f＝W×R×S^T

根据充电桩健康一体化评价得分f与预设的评价等级的风险分数表得到得到故障的评价等级。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供一种电动汽车充电桩故障诊断设备及诊断方法，诊断设备通过切换式接头的设计，使设备使用时，可通过转动接头装配环来进行不同接头的切换使用，免于预备多设备和多转接线等不便，同时保证接线的稳定性提高诊断的准确性；诊断方法首先对充电桩体核心模块的健康度进行评估，然后对各模块健康度进行综合分析得到整个充电状体的健康度，从而实现对充电桩本体的故障判断。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施例提供的电动汽车充电桩故障诊断设备的外侧示意图；

图2是本发明实施例提供的切换式接头的截面示意图；

图3是本发明实施例提供的切换式接头的另一截面示意图；

图4是本发明实施例提供的图2中A部分放大示意图；

图5是本发明实施例提供的接头装配环展开示意图；

图6是本发明实施例提供的装配轴展开示意图；

图中标记为：

1.诊断主机，2.切换式接头，21.接头壳体，211.接头槽孔，212.护盖，22.装配轴，23.接头转配环，231.方槽，232.接头，233.安装孔，234.触头，235.对接杆，236.压缩弹簧，237.通电触片，24.传输护板，241.传输接线板，242.传输连接杆，25.锁止装置，251.锁止装配环，252.第一定磁铁，253.第二定磁铁。

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。

实施例一：

如图1-6所示，本实施例提供一种电动汽车充电桩故障诊断设备，包括诊断主机1，诊断主机1一侧端面上嵌设有切换式接头2，切换式接头2包括接头壳体21，接头壳体21前侧贯穿至诊断主机1外表面并开设有接头槽孔211，接头槽孔211上侧铰接有护盖212；在使用时需要将护盖212打开从接头槽孔211中进行电性连接，护盖212对内侧接头232起到保护作用，避免出现损伤导致接触不良的问题。

接头壳体21中心设置有装配轴22，装配轴22两端均贯穿至接头壳体21外部并通过紧固件固定于诊断主机1内表面；装配轴22上套设有接头装配环23，接头装配环23外壁沿轴心线圆周均匀开设有多个方槽231，方槽231内嵌设有接头232，方槽231底部间隔设置有多个贯穿至接头装配环23内壁的安装孔233，安装孔233的端部设置有触头234，安装孔233内侧设置有连接触头234和接头232的对接杆235；装配轴22一侧端部嵌设有传输护板24，传输护板24外侧端部设置有传输接线板241，传输接线板241内侧设置有多个传输连接杆242，传输连接杆242沿传输护板24外侧端部延伸至传输护板24外壁，且每个传输连接杆242与每个对接头232上的一个触头234对应设置。

为了保证接头装配环23可以自由的旋转和固定，接头装配环23的一端设置有用于锁止接头装配环23的锁止装置25，锁止装置25包括设置于接头装配环23端部的锁止装配环251，锁止装配环251外侧分别对应接头232设置有多个第一定磁铁252，接头壳体21内壁对应第一定磁铁252设置有多个第二定磁铁253；在旋转至合适的位置时通过第一定磁铁252和第二定磁铁253进行吸附固定，需要旋转时只需要手动克服磁力即可。

为了保证触头234与传输连接杆242的接触紧密性保证导电性能，触头234包括压缩弹簧236以及通电触片237，通电触片237前侧呈与装配轴22外壁对应的弧面，通电触片237后侧通过压缩弹簧236与对接杆235连接。

实施例二：

基于实施例一所述的电动汽车充电桩故障诊断设备，本实施例提出一种诊断方法，包括以下步骤：

S1、打开护盖并拨动接头装配环直至当前充电桩需要的接头到达接头槽孔。

S2、将当前充电桩与接头连接，通过诊断主机对当前充电桩进行诊断。

对当前充电桩进行诊断包括：

获取充电模块健康度H₁：

其中，m₁为充电桩内温度过高次数，α₁为过充影响系数，初选为0.01，后期可根据实际影响程度修正；β为故障影响系数，初选为0.05，后期可根据实际影响程度修正；m为故障检测次数，t(n)为充电n次后的总充电时间，T为充电桩内工作温度，T₀为充电桩内工作理想温度，初选45℃；γ为充电影响系数，初取0.001；λ为温度影响系数，初取10；

充电枪健康度与充电枪老化程度有关，其中充电枪插拔与过充次数过多都会加剧充电枪的老化程度，获取充电枪健康度H₂：

其中，N₁为充电枪额定插拔次数(若没有出场额定插拔次数，可设定已适当值，后续根据经验值修正)，n₁为充电枪实际插拔次数(充电桩实际充电记录次数)，n₂为充电枪故障次数(可为充电枪厂家选取提供参考)，α₂为故障影响系数，初选为0.01，后期可根据实际影响程度修正；

获取绝缘材料健康度H₃：

其中，k为老化速率常数，取0.018，t为充电桩使用天数，α₃为与绝缘材料测试条件无关的常数，初选为0.64，后期可根据实际影响程度修正；b为高温影响因素，初选为0.001，后期可根据实际影响程度修正；n₃为高温天数，高温可以根据需要进行预设温度；

获取通信健康状态度H₄：

其中，c为故障影响系数，n₄为通信故障积累次数，N₂为新出厂充电桩额定允许故障次数，取15次；

获取排风扇健康度H₅：

其中，n₅为排风扇实际转速，n₀为排风扇额定转速，取4000，α为排风扇失效率，取0.3(后期可根据实际影响程度修正)，T为充电桩内工作温度，T₀为充电桩内工作理想温度，取45℃；β₁为排风扇的自然老化系数，取0.01，t₁为充电次数。

S3、获取诊断结果并基于一体化评估算法得到故障风险级别。

获取故障风险级别具体包括：

1、获取充电模块健康度H₁、充电枪健康度H₂、绝缘材料健康度H₃、通信健康状态度H₄以及排风扇健康度H₅，并构建健康综合评价指标集U，U＝{H₁、H₂、H₃、H₄、H₅}；

2、采用层次分析法构造判断矩阵并进行一致性检验，

判断矩阵表示为：

其中，a_ij表示第i个因素相对第j个因素的比较结果，可以根据表一确定其含义：

表一：

标度	含义
		1	表示两个因素相比，具有同样重要性
3	表示两个因素相比，一个因素比另一个因素稍微重要
		5	表示两个因素相比，一个因素比另一个因素明显重要
7	表示两个因素相比，一个因素比另一个因素强烈重要
		9	表示两个因素相比，一个因素比另一个因素极端重要
2,4,6,8	上述两相邻判断的中值
		倒数	因素i与j比较的判断a<sub>ij</sub>，则因素j与i比较的判断a<sub>ji</sub>＝1/a<sub>ij</sub>

一致性检验：一致性检验是利用一致性指标和一致性比率<0.1及随机一致性指标的数值表，对判断矩阵A进行检验的过程。

一致性指标CI：

a)CI＝0，有完全的一致性；

b)CI接近于0，有满意的一致性；

c)CI越大，不一致越严重。

为了衡量CI的大小，引入随机一致性指标RI，RI的数值可由如下表二确定，其中n为A的阶数。

表二：

n	1	2	3	4	5	6	7	8	9
										RI	0	0	0.58	0.9	1.12	1.24	1.32	1.41	1.45

3)定义一致性比率

一致性比率

时，认为判断矩阵A的不一致程度在容许的范围之内，有满意的一致性，通过一致性检验。

3、计算判断矩阵的特征向量作为权重向量W；

用满足一致性检验要求判断矩阵A的归一化特征向量作为权重向量W，W＝[W₁，W₂，W₃，W₄，W₅]，其中，W_i为每个指标的权重值；

4、预设五个评价等级，并基于评价等级制定单一健康度对应评价列表，如表三：

如充电桩某单一输入健康度为85％，则对应数列r₁＝[0.7 0.1 0.1 0.1 0]

利用健康综合评价指标集U基于单一健康度对应评价列表查找单一健康度对应评价结果R；

5、基于权重向量W、单一健康度对应评价结果R以及预设的评价等级的分数向量S得到充电桩健康一体化评价得分f：

f＝W×R×S^T

根据充电桩健康一体化评价得分f与预设的评价等级的风险分数表得到得到故障的评价等级。

评价等级的分数向量S以及风险分数表如表四所示：

表四：

S	级别	得分
			100	绝对安全	90>
90	安全	80-90
			80	一般	70-80
70	故障	60-70
			60	故障	<60

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电动汽车充电桩故障诊断设备，其特征在于，包括诊断主机，所述诊断主机一侧端面上嵌设有切换式接头，

所述切换式接头包括接头壳体，所述接头壳体前侧贯穿至诊断主机外表面并开设有接头槽孔，所述接头槽孔上侧铰接有护盖；

所述接头壳体中心设置有装配轴，所述装配轴两端均贯穿至接头壳体外部并通过紧固件固定于诊断主机内表面；

所述装配轴上套设有接头装配环，所述接头装配环外壁沿轴心线圆周均匀开设有多个方槽，所述方槽内嵌设有接头，所述方槽底部间隔设置有多个贯穿至接头装配环内壁的安装孔，所述安装孔的端部设置有触头，所述安装孔内侧设置有连接触头和接头的对接杆；

所述装配轴一侧端部嵌设有传输护板，所述传输护板外侧端部设置有传输接线板，所述传输接线板内侧设置有多个传输连接杆，所述传输连接杆沿传输护板外侧端部延伸至传输护板外壁，且每个所述传输连接杆与每个对接头上的一个触头对应设置。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电桩故障诊断设备，其特征在于，所述接头装配环的一端设置有用于锁止接头装配环的锁止装置，所述锁止装置包括设置于接头装配环端部的锁止装配环，所述锁止装配环外侧分别对应接头设置有多个第一定磁铁，所述接头壳体内壁对应第一定磁铁设置有多个第二定磁铁。

3.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电桩故障诊断设备，其特征在于，所述触头包括压缩弹簧以及通电触片，所述通电触片前侧呈与装配轴外壁对应的弧面，所述通电触片后侧通过压缩弹簧与对接杆连接。

4.一种基于权利要求1-3任一项所述的一种电动汽车充电桩故障诊断设备的诊断方法，其特征在于，包括：

打开护盖并拨动接头装配环直至当前充电桩需要的接头到达接头槽孔；

将当前充电桩与接头连接，通过诊断主机对当前充电桩进行诊断；

获取诊断结果并基于一体化评估算法得到故障风险级别。

5.根据权利要求4所述的一种电动汽车充电桩故障诊断设备的诊断方法，其特征在于，所述对当前充电桩进行诊断包括：

获取充电模块健康度H₁：

其中，m₁为充电桩内温度过高次数，α₁为过充影响系数，β为故障影响系数，m为故障检测次数，t(n)为充电n次后的总充电时间，T为充电桩内工作温度，T₀为充电桩内工作理想温度，γ为充电影响系数，λ为温度影响系数；

获取充电枪健康度H₂：

其中，N₁为充电枪额定插拔次数，n₁为充电枪实际插拔次数，n₂为充电枪故障次数，α₂为故障影响系数；

获取绝缘材料健康度H₃：

其中，k为老化速率常数，t为充电桩使用天数，α₃为与绝缘材料测试条件无关的常数，b为高温影响因素，n₃为高温天数；

获取通信健康状态度H₄：

其中，c为故障影响系数，n₄为通信故障积累次数，N₂为新出厂充电桩额定允许故障次数；

获取排风扇健康度H₅：

其中，n₅为排风扇实际转速，n₀为排风扇额定转速，α为排风扇失效率，T为充电桩内工作温度，T₀为充电桩内工作理想温度，β₁为排风扇的自然老化系数，t₁为充电次数。

6.根据权利要求5所述的一种电动汽车充电桩故障诊断设备的诊断方法，其特征在于，所述获取诊断结果并基于一体化评估算法得到故障风险级别包括：

获取充电模块健康度H₁、充电枪健康度H₂、绝缘材料健康度H₃、通信健康状态度H₄以及排风扇健康度H₅，并构建健康综合评价指标集U，U＝{H₁、H₂、H₃、H₄、H₅}；

采用层次分析法构造判断矩阵并进行一致性检验，计算判断矩阵的特征向量作为权重向量W；

预设五个评价等级，并基于评价等级制定单一健康度对应评价列表；

利用健康综合评价指标集U基于单一健康度对应评价列表查找单一健康度对应评价结果R；

基于权重向量W、单一健康度对应评价结果R以及预设的评价等级的分数向量S得到充电桩健康一体化评价得分f：

f＝W×R×S^T

根据充电桩健康一体化评价得分f与预设的评价等级的风险分数表得到得到故障的评价等级。

Images