CN117388546A - 电动汽车充电安全检验系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动检测技术领域，提出了电动汽车充电安全检验系统，包括多个检测设备、快速切换单元和多个测试装置，所述多个检测设备包括电气安全测试单元、交流充电测试单元和直流充电测试单元，所述多个测试装置包括交流充电装置线、第一直流充电装置线和第二直流充电装置线，所述快速切换单元的一端分别与多个检测设备连接，所述快速切换单元的另一端分别与多个测试装置连接，所述快速切换单元内部设置有多路开关，所述多路开关用于控制多个检测设备与多个测试装置之间的连接。通过上述技术方案，解决了现有技术中电动汽车充电安全检验系统需人工接线、操作繁琐的问题。

Description

电动汽车充电安全检验系统

技术领域

本发明涉及自动检测技术领域，具体的，涉及电动汽车充电安全检验系统。

背景技术

随着我国新能源汽车产销量、保有量快速提升，针对于新能源汽车特有的电气安全检测必要性也越来越引起相关部门重视。传统燃油车辆检测流程及检测设备已经高效、成熟，除去人工外检工位，其他工位设备已经实现快速自动化测试。而对于电动汽车在用车特有的电气安全检测项目和自动检测手段还在尝试阶段，车辆交流充电检测、直流充电检测及电气安规检测均需要使用充电枪进行连接测试，而且在完成一项检测、进行下一项检测时，需要人工更改接线，操作繁琐。

发明内容

本发明提出电动汽车充电安全检验系统，解决了相关技术中电动汽车充电安全检验系统需人工接线、操作繁琐的问题。

本发明的技术方案如下：包括多个检测设备、快速切换单元和多个测试装置，所述多个检测设备包括电气安全测试单元、交流充电测试单元和直流充电测试单元，所述多个测试装置包括交流充电装置线、第一直流充电装置线和第二直流充电装置线，

所述快速切换单元的一端分别与多个检测设备连接，所述快速切换单元的另一端分别与多个测试装置连接，所述快速切换单元内部设置有多路开关，所述多路开关用于控制多个检测设备与多个测试装置之间的连接。

进一步，所述多路开关的控制端均与运算控制器连接，所述运算控制器包括与主控模块连接的串行转并行芯片，所述串行转并行芯片的串行数据输入端、数据输入时钟端、数据锁存时钟端均与主控模块连接，所述串行转并行芯片的并行数据输出端为所述运算控制器的多个输出端，分别与多路开关的控制端连接。

进一步，所述串行转并行芯片为多个，多个所述串行转并行芯片之间级联连接。

进一步，所述多路开关为多个继电器，所述运算控制器和每一继电器的控制端之间设置有放大电路，

其中一路放大电路包括第一开关管，所述第一开关管的控制端与所述运算控制器的第一输出端连接，所述第一开关管的第一端接地，所述第一开关管的第二端与第一继电器的第一输入端连接，所述第一继电器的第二输入端与第一电源连接，所述第一继电器的常开触点串联在所述检测设备和所述测试装置之间。

进一步，所述运算控制器和所述放大电路之间设置有光耦合器。

进一步，所述主控模块还用于：

采集每一检测设备的输出电压、对应测试装置的输入电压、以及测试回路的电流；所述测试回路为所述检测设备和对应测试装置组成的回路；

根据检测设备的输出电压、以及对应测试装置的输入电压，计算检测设备的输出端和对应测试装置的输入端之间的线路压降；

根据所述线路压降和测试回路的电流，计算检测设备的输出端和对应测试装置的输入端之间的线路阻抗；

根据所述线路阻抗对检测设备的检测结果进行补偿。

进一步，所述检测设备的检测结果为一次阻抗检测中得到的阻抗检测结果，所述根据所述线路阻抗对检测设备的检测结果进行补偿，包括：

根据所述线路阻抗对所述阻抗检测结果进行补偿。

进一步，所述检测设备的检测结果为一次电压检测中得到的电压检测结果，所述根据所述线路阻抗对检测设备的检测结果进行补偿，包括：

根据所述线路阻抗和当前检测电流计算当前线路压降；所述当前检测电流为该次电压检测中采集的测试回路电流；

根据当前线路压降对电压检测结果进行补偿。

进一步，所述直流充电测试单元包括依次连接的整流电路、DC/DC电路和充电电路，

所述DC/DC电路的输入端并联有滤波电容C1，

所述充电电路包括第二开关管、变压器T1和二极管D1，所述变压器T1初级线圈的第一端与所述DC/DC电路的第一输出端连接，所述变压器T1初级线圈的第二端用于与充电电池的正极连接，所述变压器T1次级线圈的第一端与二极管D1的阳极连接，所述二极管D1的阴极与滤波电容C1的第一端连接，所述滤波电容C1的第一端为与所述DC/DC电路的第一输入端连接的一端，所述第二开关管的控制端与主控模块连接，所述第二开关管的第一端与所述DC/DC电路的第一输出端连接，所述第二开关管的第二端与所述DC/DC电路的第二输出端连接。

本发明的工作原理及有益效果为：

本发明中，多个检测设备输出不同的测试信号到相应的测试装置，实现电动汽车的充电安全检验，其中，快速切换单元设置在多个检测设备和多个测试装置之间，通过控制快速切换单元中不同的开关闭合，可实现检测设备和不同的测试装置的连接，无需人工接线，节省了不同检测项目重复连接线束的时间。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明一示例提供的快速切换单元原理框图；

图2为本发明一示例提供的多路开关电路原理图；

图3为本发明一示例提供的运算控制器电路原理图；

图4为本发明一示例提供的放大电路原理图；

图5为本发明一示例提供的直流充电测试单元电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。

本实施例电动汽车充电安全检验系统，包括多个检测设备、快速切换单元和多个测试装置，所述多个检测设备包括电气安全测试单元、交流充电测试单元和直流充电测试单元，所述多个测试装置包括交流充电装置线、第一直流充电装置线和第二直流充电装置线，

所述快速切换单元的一端分别与多个检测设备连接，所述快速切换单元的另一端分别与多个测试装置连接，所述快速切换单元内部设置有多路开关，所述多路开关用于控制多个检测设备与多个测试装置之间的连接。

如图1所示，为本实施例中快速切换单元的原理框图。其中，电气安全测试输入端口用于连接电气安全测试单元（包括绝缘电阻检测功能单元、电位均衡检测功能单元）的输出测量端口；交流充电测试输入端口用于连接交流充电测试单元，交流充电测试单元给车辆提供程控交流电源、控制导引信号、连接确认信号方式，进而通过交流充电过程检测车辆交流充电功能参数；直流充电测试输入端口用于连接直流充电测试单元，直流充电测试单元给车辆提供程控直流电源、连接确认信号、CAN通讯信号方式，进而通过直流充电过程检测车辆直流充电功能参数。

交流充电装置线接口用于连接交流充电装置线，第一直流充电装置线接口用于连接第一直流充电装置线，第二直流充电装置线接口用于连接第二直流充电装置线。交流充电装置线用于连接车辆的交流充电接口，第一直流充电装置线用于连接车辆的直流充电接口1，第二直流充电装置线用于连接车辆的直流充电接口2。

根据不同测试项目的需要，运算控制器控制快速切换单元中不同的开关闭合，实现功能线束的自动切换，也即使测试设备切换至与对应的测试装置连接。运算控制器采集检测设备的输出信号、以及对应测试装置的反馈信号，据此判断测试装置的反馈信号是否正常，从而实现电动汽车的充电安全检测。

如图2所示，为本实施例中多路开关的示意图，通过控制多路开关的闭合，实现检测设备端的多个信号和测试装置端的对应信号之间的连接。

本实施例中，多个检测设备输出不同的测试信号到相应的测试装置，实现电动汽车的充电安全检验，其中，快速切换单元设置在多个检测设备和多个测试装置之间，通过控制快速切换单元中不同的开关闭合，可实现检测设备和不同的测试装置的连接，无需人工接线，节省了不同检测项目重复连接线束的时间。

进一步，所述多路开关的控制端均与运算控制器连接，如图3所示，所述运算控制器包括与主控模块连接的串行转并行芯片U1，所述串行转并行芯片U1的串行数据输入端SI、数据输入时钟端RCK、数据锁存时钟端SCK均与主控模块连接，所述串行转并行芯片U1的并行数据输出端QA~QH为所述运算控制器的多个输出端，分别与多路开关的控制端连接。

本实施例中，通过串行转并行芯片U1将来自主控模块的串行信号转换为多个并行信号，多个并行信号分别控制多路开关，有利于节约主控模块的引脚资源。

需要说明的是，主控模块可以选用目前通用的单片机、DSP、ARM等，本实施例具体采用ARM芯片STM320F103RCT6。

进一步，所述串行转并行芯片为多个，多个所述串行转并行芯片之间级联连接。

本实施例中，通过多个串行转并行芯片U1~U4级联连接，实现多路控制信号的扩展，进而实现多路开关的控制。

进一步，所述多路开关为多个继电器，所述运算控制器和每一继电器的控制端之间设置有放大电路，

如图4所示，其中一路放大电路包括第一开关管Q5，所述第一开关管Q5的控制端与所述运算控制器的第一输出端连接，所述第一开关管Q5的第一端接地，所述第一开关管Q5的第二端与第一继电器的第一输入端连接，所述第一继电器的第二输入端与第一电源连接，所述第一继电器的常开触点串联在所述检测设备和所述测试装置之间。

本实施例中，多路开关具体采用多个继电器实现，为实现继电器的可靠驱动，在运算控制器和每一继电器的控制端之间设置放大电路。以其中一路放大电路为例，运算控制器输出的控制信号经第一开关管Q5放大后，驱动继电器K1的线圈，实现继电器K1的可靠驱动。

进一步，如图4所示，所述运算控制器和所述放大电路之间设置有光耦合器U5。

本实施例中，光耦合器U5起到电气隔离的作用，避免继电器侧的干扰信号进入运算控制器，从而保证运算控制器的可靠工作。

进一步，所述主控模块还用于：

采集每一检测设备的输出电压、对应测试装置的输入电压、以及测试回路的电流；所述测试回路为所述检测设备和对应测试装置组成的回路；

根据检测设备的输出电压、以及对应测试装置的输入电压，计算检测设备的输出端和对应测试装置的输入端之间的线路压降；

根据所述线路压降和测试回路的电流，计算检测设备的输出端和对应测试装置的输入端之间的线路阻抗；

根据所述线路阻抗对检测设备的检测结果进行补偿。

本实施例中，考虑到检测设备和对应测试装置之间的线路阻抗会对检测结果造成误差，因此，首先根据检测设备的输出电压、以及对应测试装置的输入电压计算线路压降，再根据线路压降和测试回路的电流计算线路阻抗，并根据线路阻抗对检测结果进行补偿。

进一步，所述主控模块还用于：

按照预设时间间隔采集每一检测设备的输出电压、对应测试装置的输入电压、以及测试回路的电流；所述测试回路为所述检测设备和对应测试装置组成的回路；

根据每一采集时刻检测设备的输出电压、对应测试装置的输入电压、以及测试回路的电流，计算对应的线路阻抗，得到多个线路阻抗；

计算多个线路阻抗的平均值；

根据多个线路阻抗的平均值对检测设备的检测结果进行补偿；

其中，根据每一采集时刻检测设备的输出电压、对应测试装置的输入电压、以及测试回路的电流，计算对应的线路阻抗，包括：

根据检测设备的输出电压、以及对应测试装置的输入电压，计算检测设备的输出端和对应测试装置的输入端之间的线路压降；

根据所述线路压降和测试回路的电流，计算检测设备的输出端和对应测试装置的输入端之间的线路阻抗。

本实施例中，为进一步提高线路阻抗计算的准确性，采集多个时刻的检测设备的输出电压、对应测试装置的输入电压、以及测试回路的电流，并根据每一时刻的检测设备的输出电压、对应测试装置的输入电压、以及测试回路的电流，计算对应的线路阻抗，得到多个线路阻抗；然后计算多个线路阻抗的平均值，并将多个线路阻抗的平均值作为最终的线路阻抗。

进一步，所述检测设备的检测结果为一次阻抗检测中得到的阻抗检测结果，所述根据所述线路阻抗对检测设备的检测结果进行补偿，包括：

根据所述线路阻抗对所述阻抗检测结果进行补偿。

以绝缘电阻检测为例，其涉及到电气安全绝缘电阻检测功能单元的输出切换到所述第一直流充电装置线、第二直流充电装置线或所述交流充电装置线，用于测试车辆充电插座绝缘电阻，其补偿计算方法如下：

式中：

所述绝缘电阻检测功能单元的输出电压；

交流充电装置线、第一直流充电装置线或第二直流充电装置线的输入电压；

所述绝缘电阻时测试回路的电流；

所述绝缘电阻检测通道的线路阻抗；

其中x为采集时刻序号，预设时间间隔根据实际情况设置,例如1ms、10ms、1s等。为避免刚上电时，第一次采集的电压或电流信号不准确，在进行线路阻抗的计算时，仅使用第2次到第n次的数据，n的具体取值根据实际需要设定，例如n=20、30、50等。

再以电位均衡检测为例，其涉及到电位均衡检测功能单元切换到所述直流充电装置线、所述直流充电装置线、或所述交流充电装置线，用于测量车辆充电插座到车辆充电平台之间电位均衡，其补偿计算方法如下：

式中：

所述电位均衡检测功能单元的输出电压；

所述交流充电装置线、第一直流充电装置线或第二直流充电装置线的输入电压；

所述电位均衡检测时测试回路的电流；

所述电位均衡检测通道的线路阻抗。

进一步，所述检测设备的检测结果为一次电压检测中得到的电压检测结果，所述根据所述线路阻抗对检测设备的检测结果进行补偿，包括：

根据所述线路阻抗和当前检测电流计算当前线路压降；所述当前检测电流为该次电压检测中采集的测试回路电流；

根据当前线路压降对电压检测结果进行补偿。

以直流充电测试单元为例，其涉及到所述直流充电测试单元切换到第一充电装置线、或第二充电装置线，线路阻抗主要影响测试装置测试电压结果的准确性，首先进行不同负载下线路阻抗计算，方法如下：

式中：

所述直流充电测试单元的输出电压；

所述第一直流充电装置线或第二直流充电装置线的输入电压；

所述线路阻抗标定时测试回路的电流；

直流充电检测时线路阻抗；

得到线路阻抗后可根据实测电流（当前检测电流）计算当前线路压降，计算方法如下：

式中：

所述直流充电测试时当前线路压降；

所述直流充电测试时当前回路采样电流。

再以交流充电测试单元为例，其涉及到交流充电测试单元切换到交流充电装置线，线路阻抗主要影响测试装置测试电压结果的准确性，首先进行不同负载下线路阻抗计算，方法如下：

式中：

交流充电测试单元的输出电压；

交流充电装置线的输入电压；

所述线路阻抗标定时测试回路的电流；

所述交流充电测试通道线路阻抗；

得到线路阻抗后可根据实测电流（当前检测电流）计算当前线路压降，计算方法如下：

式中：

所述交流充电测试当前线路压降；

所述交流充电测试时当前回路采样电流。

进一步，如图5所示，所述直流充电测试单元包括依次连接的整流电路、DC/DC电路和充电电路，

所述DC/DC电路的输入端并联有滤波电容C1，

所述充电电路包括第二开关管、变压器T1和二极管D1，所述变压器T1初级线圈的第一端与所述DC/DC电路的第一输出端连接，所述变压器T1初级线圈的第二端用于与充电电池的正极连接，所述变压器T1次级线圈的第一端与二极管D1的阳极连接，所述二极管D1的阴极与滤波电容C1的第一端连接，所述滤波电容C1的第一端为与所述DC/DC电路的第一输入端连接的一端，所述第二开关管的控制端与主控模块连接，所述第二开关管的第一端与所述DC/DC电路的第一输出端连接，所述第二开关管的第二端与所述DC/DC电路的第二输出端连接。

在进行直流充电测试时，需要对充电电池充电，在充电过程中，容易产生极化现象。本实施例中，为避免车辆的充电电池在充电时产生极化现象，通过控制第二开关管Q1的通断，实现对充电电池的脉冲充电。具体过程为：当第二开关管Q1断开时，DC/DC电路的输出电压经变压器T1的初始线圈和电容C2滤波后，为充电电池充电；当第二开关管Q1导通时，DC/DC电路内部的开关管全部断开，充电电池中的电能经变压器T1的初级线圈、第二开关管Q1构成放电回路，放电能量经变压器T1的次级线圈反馈至滤波电容C1，为下一次充电电池的充电做准备。这样的脉冲充电过程不仅避免了电池极化现象，而且实现了能量的回收，避免能量的浪费。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (9)

1.电动汽车充电安全检验系统，其特征在于，包括多个检测设备、快速切换单元和多个测试装置，所述多个检测设备包括电气安全测试单元、交流充电测试单元和直流充电测试单元，所述多个测试装置包括交流充电装置线、第一直流充电装置线和第二直流充电装置线，

所述快速切换单元的一端分别与多个检测设备连接，所述快速切换单元的另一端分别与多个测试装置连接，所述快速切换单元内部设置有多路开关，所述多路开关用于控制多个检测设备与多个测试装置之间的连接。

2.根据权利要求1所述的电动汽车充电安全检验系统，其特征在于，所述多路开关的控制端均与运算控制器连接，所述运算控制器包括与主控模块连接的串行转并行芯片，所述串行转并行芯片的串行数据输入端、数据输入时钟端、数据锁存时钟端均与主控模块连接，所述串行转并行芯片的并行数据输出端为所述运算控制器的多个输出端，分别与多路开关的控制端连接。

3.根据权利要求2所述的电动汽车充电安全检验系统，其特征在于，所述串行转并行芯片为多个，多个所述串行转并行芯片之间级联连接。

4.根据权利要求2所述的电动汽车充电安全检验系统，其特征在于，所述多路开关为多个继电器，所述运算控制器和每一继电器的控制端之间设置有放大电路，

其中一路放大电路包括第一开关管，所述第一开关管的控制端与所述运算控制器的第一输出端连接，所述第一开关管的第一端接地，所述第一开关管的第二端与第一继电器的第一输入端连接，所述第一继电器的第二输入端与第一电源连接，所述第一继电器的常开触点串联在所述检测设备和所述测试装置之间。

5.根据权利要求4所述的电动汽车充电安全检验系统，其特征在于，所述运算控制器和所述放大电路之间设置有光耦合器。

6.根据权利要求2所述的电动汽车充电安全检验系统，其特征在于，所述主控模块还用于：

采集每一检测设备的输出电压、对应测试装置的输入电压、以及测试回路的电流；所述测试回路为所述检测设备和对应测试装置组成的回路；

根据检测设备的输出电压、以及对应测试装置的输入电压，计算检测设备的输出端和对应测试装置的输入端之间的线路压降；

根据所述线路压降和测试回路的电流，计算检测设备的输出端和对应测试装置的输入端之间的线路阻抗；

根据所述线路阻抗对检测设备的检测结果进行补偿。

7.根据权利要求6所述的电动汽车充电安全检验系统，其特征在于，所述检测设备的检测结果为一次阻抗检测中得到的阻抗检测结果，所述根据所述线路阻抗对检测设备的检测结果进行补偿，包括：

根据所述线路阻抗对所述阻抗检测结果进行补偿。

8.根据权利要求6所述的电动汽车充电安全检验系统，其特征在于，所述检测设备的检测结果为一次电压检测中得到的电压检测结果，所述根据所述线路阻抗对检测设备的检测结果进行补偿，包括：

根据所述线路阻抗和当前检测电流计算当前线路压降；所述当前检测电流为该次电压检测中采集的测试回路电流；

根据当前线路压降对电压检测结果进行补偿。

9.根据权利要求2所述的电动汽车充电安全检验系统，其特征在于，所述直流充电测试单元包括依次连接的整流电路、DC/DC电路和充电电路，

所述DC/DC电路的输入端并联有滤波电容C1，

所述充电电路包括第二开关管、变压器T1和二极管D1，所述变压器T1初级线圈的第一端与所述DC/DC电路的第一输出端连接，所述变压器T1初级线圈的第二端用于与充电电池的正极连接，所述变压器T1次级线圈的第一端与二极管D1的阳极连接，所述二极管D1的阴极与滤波电容C1的第一端连接，所述滤波电容C1的第一端为与所述DC/DC电路的第一输入端连接的一端，所述第二开关管的控制端与主控模块连接，所述第二开关管的第一端与所述DC/DC电路的第一输出端连接，所述第二开关管的第二端与所述DC/DC电路的第二输出端连接。