CN211856770U - 用于电动汽车充电测试的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开用于电动汽车充电测试的装置，包括用于屏蔽电磁辐射的壳体和容置于壳体内的负载模拟部和充电桩模拟部，其中，负载模拟部，包括相互独立的直流负载模块、交流负载模块、第一通信接口和第二通信接口，直流负载模块通过第一通信接口连接直流充电桩，交流负载模块通过第二通信接口连接交流充电桩；充电桩模拟部包括充电引导模块、握手信号模块和第三通信接口，充电引导模块和握手信号模块分别通过第三通信接口连接被测车辆，充电引导模块用于被被测车辆识别，握手信号模块用于输出握手信号到被测车辆。利用该装置既可以获取电磁辐射测试的本底噪声，又可以测试电动汽车在抗扰类脉冲测试后是否还可以正常实现充电准备工作。

Description

用于电动汽车充电测试的装置

技术领域

本实用新型涉及电动汽车测试技术领域，尤其涉及用于电动汽车充电测试的装置。

背景技术

在车辆电磁兼容测试中，在电动车辆充电状态下，既要检测电动车辆内部的干扰信号对外界的电磁辐射影响，又要检测电动车辆在抗扰类脉冲测试后还能不能正常进行充电准备工作。

其中，电动汽车在充电状态下检测电动车辆内部的干扰信号对外界的电磁辐射影响时，需要使用充电桩(交流充电桩或直流充电桩)、充电器和车辆内部的车载充电机，但是测试对象只针对车辆内部的车载充电机，因此，可能会因为引入的充电桩和充电器产生辐射而影响测试结果，所以需要一个模拟车辆的装置，该装置可以在保证充电桩和充电器正常工作的前提下，不引入新的电磁辐射噪声，得到一个比较理想的本底测试噪声，然后再将充电桩连接到待测车辆上，完成对车辆内部车载充电机的测试，以获取被测对象的电磁辐射值。

另外，在对电动车辆进行抗扰类脉冲测试后，需要验证车辆是否可以正常实现充电准备工作，此时需要一个进行充电功能检验的检测装置，该装置可以替换掉充电桩连接到车辆上，用以验证车辆是否可以正常实现充电准备工作。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供用于电动汽车充电测试的装置，既可以模拟电动汽车连接到充电桩，以获取电磁辐射测试的本底噪声，又可以模拟充电桩连接到电动汽车，以测试电动汽车在抗扰类脉冲测试后是否还可以正常实现充电准备工作。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种用于电动汽车充电测试的装置，包括用于屏蔽电磁辐射的壳体和容置于所述壳体内的负载模拟部和充电桩模拟部，其中，

所述负载模拟部，包括相互独立的直流负载模块、交流负载模块、第一通信接口和第二通信接口，所述直流负载模块通过所述第一通信接口连接直流充电桩，所述交流负载模块通过所述第二通信接口连接交流充电桩；

所述充电桩模拟部，包括充电引导模块、握手信号模块和第三通信接口，所述充电引导模块和所述握手信号模块分别通过所述第三通信接口连接被测车辆，所述充电引导模块用于被所述被测车辆识别，所述握手信号模块用于输出握手信号到所述被测车辆。

优选地，所述握手信号模块包括依次连接的握手信号发生单元、功率提升单元、功率驱动单元和功率开关单元，所述功率开关单元通过所述第三通信接口输出握手信号到所述被测车辆。

具体地，所述握手信号发生单元包括第一供电电源和Arduino板，所述第一供电电源为所述Arduino板提供工作电压，所述Arduino板生成两路频率相同、占空比相同但不同时为高电平的脉冲信号并同步输出给所述功率提升单元，所述频率和所述占空比依据被测电动车的充电机的不同充电状态设置。

较佳地，所述功率提升单元包括总线驱动器(U2)、第一上拉电阻(R1)和第二上拉电阻(R2)，其中，

所述总线驱动器(U2)设有两对输入端和输出端，所述输入端分别连接所述Arduino板的两个输出引脚，用于分别接收所述脉冲信号，所述输出端分别通过所述第一上拉电阻(R1)和所述第二上拉电阻(R2)连接所述第一供电电源；所述总线驱动器(U2)将两路脉冲信号同步进行同频功率放大得到两个频率相同、占空比相同但不同时为高电平的驱动信号，并通过两个输出端分别输出。

较佳地，所述功率驱动单元包括第一IGBT驱动板和第二IGBT驱动板，分别连接所述总线驱动器(U2)的两个输出端，所述第一IGBT驱动板和所述第二IGBT驱动板同步对所述驱动信号进行同频功率放大，输出两个带有负向电压的驱动信号。

进一步地，所述功率开关单元包括第二供电电源和H桥电路，所述第二供电电源为所述H桥电路提供工作电压，所述H桥电路通过对所述带有负向电压的驱动信号同频快速通断得到握手信号，并将所述握手信号通过所述第三通信接口输出给被测车辆。

具体地，所述H桥电路包括第一IGBT(Q1)、第二IGBT(Q2)、第三IGBT(Q3)、第四IGBT(Q4)以及负载电阻(R3)，其中，

所述第一IGBT(Q1)集电极耦接于所述第二供电电源的正极，基极耦接于所述第一IGBT驱动板的输出端，发射极耦接于所述第三IGBT(Q3)的集电极；

所述第三IGBT(Q3)的基极耦接于所述第二IGBT驱动板的输出端，发射极耦接于所述第二供电电源的负极；

所述第二IGBT(Q2)的集电极耦接于所述第二供电电源的正极，基极耦接于所述第二IGBT驱动板的输出端，发射极耦接于所述第四IGBT(Q4)的集电极；

所述第四IGBT(Q4)的基极耦接于所述第一IGBT驱动板的输出端，发射极耦接于所述第二供电电源的负极；

所述负载电阻(R3)一端耦接于所述第一IGBT(Q1)的发射极，一端耦接于所述第二IGBT(Q2)的发射极；所述负载电阻(R3)的两端还分别连接所述第三通信接口的控制导引端子(CP)和接口保护地端子(PE)。

优选地，所述装置还包括滤波单元，所述滤波单元包括滤波电容(C3)，所述滤波电容(C3)的正极耦接于所述第二供电电源的正极，所述滤波电容(C3)的负极耦接于所述第二供电电源的负极。

较佳地，所述充电引导模块包括第一识别电阻(R7)和第二识别电阻(R8)，其中，

第一识别电阻(R7)一端耦接到第三通信接口的接口保护地端子(PE)，一端耦接到第三通信接口的交流充电连接确认端子(CC)；第二识别电阻(R8)耦接于所述负载电阻(R3)与所述第三通信接口的控制导引端子(CP)之间。

优选地，所述直流负载模块包括第三识别电阻(R6)，所述第三识别电阻(R6)的两端分别耦接于所述第一通信接口的接口保护地端子(PE)和直流充电连接确认端子(CC1)；

所述交流负载模块包括串联的二极管(D1)和第四识别电阻(R9)，所述交流负载模块的两端分别耦接于所述第二通信接口的接口保护地端子(PE)和控制导引端子(CP)。

与现有技术相比，本实用新型提供的用于电动汽车充电测试的装置具有以下有益效果：

本实用新型提供的用于电动汽车充电测试的装置中，将实现电气功能的部件都封装到壳体中，避免对测试引入新的电磁干扰；将直流负载模块连接直流充电桩，获取电动汽车直流充电时的电磁辐射测试的本底噪声，将交流负载模块连接交流充电桩，获取电动汽车交流充电时的电磁辐射测试的本底噪声，进而更加精确地检测电动车辆内部的干扰信号对外界的电磁辐射影响；此外，在电动汽车的抗扰类脉冲测试后，充电引导模块和握手信号模块分别通过第三通信接口连接被测车辆，先通过充电引导模块被被测车辆识别，然后握手信号模块输出握手信号到被测车辆，根据被测车辆接收到不同的握手信号之后的工作状态，可以方便快捷的判断被测车辆是否还可以正常实现充电准备工作。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例中用于电动汽车充电测试的装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中握手信号模块的信号流示意图；

图3为本实用新型实施例中握手信号发生单元的电路原理示意图；

图4为本实用新型实施例中充电导引模块的电路原理示意图；

图5a～图5b为本实用新型实施例中负载模拟部的两种电路示意图；

图6a～图6b分别为本实用新型实施例中握手信号输出脉冲上升沿和下降沿的波形示意图。

附图标记：

1-壳体， 211-第一通信接口；

212-第二通信接口， 22-第三通信接口；

3-握手信号发生单元。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实施例提供的一种用于电动汽车充电测试的装置，包括用于屏蔽电磁辐射的壳体1和容置于壳体1内的负载模拟部和充电桩模拟部。其中，负载模拟部，包括相互独立的直流负载模块、交流负载模块、第一通信接口211和第二通信接口212，直流负载模块通过第一通信接口211连接直流充电桩，交流负载模块通过第二通信接口212连接交流充电桩。充电桩模拟部，包括充电引导模块、握手信号模块和第三通信接口22，充电引导模块和握手信号模块分别通过第三通信接口22连接被测车辆，充电引导模块用于被被测车辆识别，握手信号模块用于输出握手信号到被测车辆。

壳体1采用金属材质，例如铝，可以有效地避免其内部封装的电气功能部件对测试引入新的电磁干扰；在此基础上，将直流负载模块连接直流充电桩，可以获取电动汽车直流充电时的电磁辐射测试的本底噪声，将交流负载模块连接交流充电桩，获取电动汽车交流充电时的电磁辐射测试的本底噪声，进而排除本底噪声的影响，更加精确地检测电动车辆内部车载充电机的干扰信号对外界的电磁辐射影响。

此外，在电动汽车的抗扰类脉冲测试后，充电引导模块和握手信号模块分别通过第三通信接口连接被测车辆，充电引导模块的作用在于被被测车辆的车载充电机识别，然后握手信号模块输出握手信号到被测车辆内部的车载充电机，根据被测车辆的车载充电机接收到不同的握手信号之后的工作状态，判断被测车辆是否还可以正常实现充电准备工作，例如可以通过观察用于标识工作状态的指示灯的频闪，方便快捷的判断被测车辆是否还可以正常实现充电准备工作。

在具体实施过程中，请参阅图2，握手信号模块包括依次连接的握手信号发生单元、功率提升单元、功率驱动单元和功率开关单元，功率开关单元通过第三通信接口22输出握手信号到被测车辆。然后根据被测车辆的车载充电机接收到不同的握手信号之后的工作状态，判断被测车辆是否还可以正常实现充电准备工作。

请参阅图3，本实施例提供的一种用于电动汽车充电测试的装置中，握手信号发生单元包括第一供电电源和Arduino板U1，第一供电电源为Arduino板U1提供工作电压，Arduino板U1可以采用Arduino ATmega328，生成两路频率相同、占空比相同但不同时为高电平的脉冲信号并同步输出给功率提升单元，频率和占空比依据被测电动车的充电机的不同充电状态设置，同时保证脉冲信号符合GB/T18487.1-2015的要求，以便于利用最后处理得到的握手信号检查车载充电机是否处于正常工况。设置两路脉冲信号不同时为高电平，在实际设置中，可以在两路脉冲信号的高电平之间设置延迟时间，例如2μs，是为了避免功率开关单元中的IGBT发生短路。

此外，第一供电电源为+12V的直流电源还设有与第一供电电源配合使用的稳压单元，该稳压单元包括稳压芯片U5，电容C1和电容C2，其中，电容C1正极和负极分别连接第一供电电源的正极和负极，稳压芯片U5采用7805芯片，其输入端连接第一供电电源的正极，其输出端连接Arduino板U1，用于为Arduino板U1提供稳定的+5V电压，电容C2的正极连接稳压芯片U5的输出端，电容C2的负极连接第一供电电源的负极，利用电容C1和电容C2，过滤掉高频的杂波和低频的波动，把较好的+5V直流电压供给Arduino板U1。

功率提升单元包括总线驱动器U2、第一上拉电阻R1和第二上拉电阻R2，其中，总线驱动器U2设有两对输入端和输出端，输入端分别连接Arduino板的两个输出引脚，例如图3中的Pin10和Pin11引脚，用于分别接收脉冲信号，输出端分别通过第一上拉电阻R1和第二上拉电阻R2连接第一供电电源；总线驱动器U2将两路脉冲信号同步进行同频功率放大得到两个频率相同、占空比相同但不同时为高电平的驱动信号，并通过两个输出端分别输出到功率驱动单元。总线驱动器U2可以采用74LS245，功率提升单元输出的仍然是0～+5V的脉冲驱动信号，但是该驱动信号的电流增大，进而功率增大，以提高该驱动信号的带负载能力。

进一步地，继续参阅图3，功率驱动单元包括第一IGBT驱动板U3和第二IGBT驱动板U4，分别连接总线驱动器U2的两个输出端，第一IGBT驱动板和第二IGBT驱动板同步对驱动信号进行同频功率放大，输出两个带有负向电压的驱动信号。例如，第一IGBT驱动板U3和第二IGBT驱动板U4可以采用DA962D2，输出-5V～+15V的脉冲驱动信号，带有负压的驱动信号可以保证其所驱动的IGBT快速关断，进而避免短路。

请参阅图3和图4，本实施例提供的一种用于电动汽车充电测试的装置中，功率开关单元包括第二供电电源和H桥电路，第二供电电源为+12V的电压源，用于为H桥电路提供工作电压，H桥电路通过对带有负向电压的驱动信号同频快速通断得到握手信号，并将握手信号通过第三通信接口22输出给被测车辆。

具体地，H桥电路包括第一IGBT Q1、第二IGBT Q2、第三IGBT Q3、第四IGBT Q4以及负载电阻R3，其中，第一IGBT Q1集电极耦接于第二供电电源的正极，基极耦接于第一IGBT驱动板的输出端，发射极耦接于第三IGBT Q3的集电极；第三IGBT Q3的基极耦接于第二IGBT驱动板的输出端，发射极耦接于第二供电电源的负极；第二IGBT Q2的集电极耦接于第二供电电源的正极，基极耦接于第二IGBT驱动板的输出端，发射极耦接于第四IGBT Q4的集电极；第四IGBTQ4的基极耦接于第一IGBT驱动板的输出端，发射极耦接于第二供电电源的负极；负载电阻R3一端耦接于第一IGBT Q1的发射极，一端耦接于第二IGBT Q2的发射极；负载电阻R3可以选用50Ω电阻，负载电阻R3的两端还分别连接第三通信接口22的控制导引端子CP和接口保护地端子PE。

所述各绝缘栅双极型三极管IGBT的基极接收带有负压的驱动信号，通过对带有负向电压的驱动信号同频快速通断，实现将外部直流电源即第二供电电源斩波形成正负相输出的握手信号，该握手信号为车载充电机所需要的1kHz的标准握手信号。第一供电电源和第二供电电源虽然都是+12的电压源，但是利用第一供电电源为握手信号发生单元、功率提升单元和功率驱动单元供电，在为各个芯片或集成电路板提供工作电压的同时，电流较小；第二供电电源主要为H桥电路供电，电流较大。分别用第一供电电源和第二供电电源为握手信号模块的不同工作单元供电，有效减少了电信号之间的干扰。

请参阅图3，本实施例提供的一种用于电动汽车充电测试的装置，还包括滤波单元，滤波单元包括滤波电容C3，滤波电容C3可以选用3300uF电容。滤波电容C3的正极耦接于第二供电电源的正极，滤波电容C3的负极耦接于第二供电电源的负极，有效降低高频通断导致的纹波。

请参阅图4，本实施例提供的一种用于电动汽车充电测试的装置中，充电引导模块包括第一识别电阻R7和第二识别电阻R8，其中，第一识别电阻R7一端耦接到第三通信接口22的接口保护地端子PE，一端耦接到第三通信接口22的交流充电连接确认端子CC；第二识别电阻R8耦接于负载电阻R3与第三通信接口22的控制导引端子CP之间。在具体实施过程中，第一识别电阻R7选用680Ω，一端耦接到充电接口PE端，一端耦接到充电接口CC端。第二识别电阻R8选用1kΩ，符合GB/T18487.1-2015的要求，以便于被车载充电机有效识别，进而利用本装置输出的握手信号检查车载充电机是否处于正常工况。

请参阅图5a或图5b，本实施例提供的一种用于电动汽车充电测试的装置中，直流负载模块包括第三识别电阻R6，为了符合GB/T18487.1-2015的要求，第三识别电阻R6可以选用1kΩ功率电阻，第三识别电阻R6的两端分别耦接于第一通信接口211的接口保护地端子PE和直流充电连接确认端子CC1。交流负载模块包括串联的二极管D1和第四识别电阻R9，为了符合GB/T18487.1-2015的要求，D1为快恢复二极管，第四识别电阻R9可以为图5a的一个电阻，也可以为图5b所示的R4和R5并联得到，其中R4电阻值为1300Ω，R5电阻值为2740Ω，交流负载模块的两端分别耦接于第二通信接口212的接口保护地端子PE和控制导引端子CP。在符合GB/T18487.1-2015要求的基础上，可以有效地将直流负载模块连接直流充电桩，获取电动汽车直流充电时的电磁辐射测试的本底噪声，将交流负载模块连接交流充电桩，获取电动汽车交流充电时的电磁辐射测试的本底噪声，进而排除本底噪声的影响，更加精确地检测电动车辆内部车载充电机的干扰信号对外界的电磁辐射影响。

请参阅图6a或图6b，图6a～图6b分别为本实用新型实施例中握手信号输出脉冲上升沿和下降沿的波形示意图，可看出上升沿时间为105.5ns，下降沿时间为27ns，满足充电桩输出信号对其上升沿和下降沿小于2us的要求，将该握手信号输出到被测车辆内部的车载充电机，根据被测车辆的车载充电机接收到不同的握手信号之后的工作状态，判断被测车辆是否还可以正常实现充电准备工作。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于电动汽车充电测试的装置，其特征在于，包括用于屏蔽电磁辐射的壳体和容置于所述壳体内的负载模拟部和充电桩模拟部，其中，

所述负载模拟部，包括相互独立的直流负载模块、交流负载模块、第一通信接口和第二通信接口，所述直流负载模块通过所述第一通信接口连接直流充电桩，所述交流负载模块通过所述第二通信接口连接交流充电桩；

所述充电桩模拟部，包括充电引导模块、握手信号模块和第三通信接口，所述充电引导模块和所述握手信号模块分别通过所述第三通信接口连接被测车辆，所述充电引导模块用于被所述被测车辆识别，所述握手信号模块用于输出握手信号到所述被测车辆。

2.根据权利要求1所述的用于电动汽车充电测试的装置，其特征在于，所述握手信号模块包括依次连接的握手信号发生单元、功率提升单元、功率驱动单元和功率开关单元，所述功率开关单元通过所述第三通信接口输出握手信号到所述被测车辆。

3.根据权利要求2所述的用于电动汽车充电测试的装置，其特征在于，所述握手信号发生单元包括第一供电电源和Arduino板，所述第一供电电源为所述Arduino板提供工作电压，所述Arduino板生成两路频率相同、占空比相同但不同时为高电平的脉冲信号并同步输出给所述功率提升单元，所述频率和所述占空比依据被测电动车的充电机的不同充电状态设置。

4.根据权利要求3所述的用于电动汽车充电测试的装置，其特征在于，所述功率提升单元包括总线驱动器(U2)、第一上拉电阻(R1)和第二上拉电阻(R2)，其中，

所述总线驱动器(U2)设有两对输入端和输出端，所述输入端分别连接所述Arduino板的两个输出引脚，用于分别接收所述脉冲信号，所述输出端分别通过所述第一上拉电阻(R1)和所述第二上拉电阻(R2)连接所述第一供电电源；所述总线驱动器(U2)将两路脉冲信号同步进行同频功率放大得到两个频率相同、占空比相同但不同时为高电平的驱动信号，并通过两个输出端分别输出。

5.根据权利要求4所述的用于电动汽车充电测试的装置，其特征在于，所述功率驱动单元包括第一IGBT驱动板和第二IGBT驱动板，分别连接所述总线驱动器(U2)的两个输出端，所述第一IGBT驱动板和所述第二IGBT驱动板同步对所述驱动信号进行同频功率放大，输出两个带有负向电压的驱动信号。

6.根据权利要求5所述的用于电动汽车充电测试的装置，其特征在于，所述功率开关单元包括第二供电电源和H桥电路，所述第二供电电源为所述H桥电路提供工作电压，所述H桥电路通过对所述带有负向电压的驱动信号同频快速通断得到握手信号，并将所述握手信号通过所述第三通信接口输出给被测车辆。

7.根据权利要求6所述的用于电动汽车充电测试的装置，其特征在于，所述H桥电路包括第一IGBT(Q1)、第二IGBT(Q2)、第三IGBT(Q3)、第四IGBT(Q4)以及负载电阻(R3)，其中，

所述第一IGBT(Q1)集电极耦接于所述第二供电电源的正极，基极耦接于所述第一IGBT驱动板的输出端，发射极耦接于所述第三IGBT(Q3)的集电极；

所述第三IGBT(Q3)的基极耦接于所述第二IGBT驱动板的输出端，发射极耦接于所述第二供电电源的负极；

所述第二IGBT(Q2)的集电极耦接于所述第二供电电源的正极，基极耦接于所述第二IGBT驱动板的输出端，发射极耦接于所述第四IGBT(Q4)的集电极；

所述第四IGBT(Q4)的基极耦接于所述第一IGBT驱动板的输出端，发射极耦接于所述第二供电电源的负极；

所述负载电阻(R3)一端耦接于所述第一IGBT(Q1)的发射极，一端耦接于所述第二IGBT(Q2)的发射极；所述负载电阻(R3)的两端还分别连接所述第三通信接口的控制导引端子(CP)和接口保护地端子(PE)。

8.根据权利要求6所述的用于电动汽车充电测试的装置，其特征在于，所述装置还包括滤波单元，所述滤波单元包括滤波电容(C3)，所述滤波电容(C3)的正极耦接于所述第二供电电源的正极，所述滤波电容(C3)的负极耦接于所述第二供电电源的负极。

9.根据权利要求7所述的用于电动汽车充电测试的装置，其特征在于，所述充电引导模块包括第一识别电阻(R7)和第二识别电阻(R8)，其中，

第一识别电阻(R7)一端耦接到第三通信接口的接口保护地端子(PE)，一端耦接到第三通信接口的交流充电连接确认端子(CC)；第二识别电阻(R8)耦接于所述负载电阻(R3)与所述第三通信接口的控制导引端子(CP)之间。

10.根据权利要求1所述的用于电动汽车充电测试的装置，其特征在于，所述直流负载模块包括第三识别电阻(R6)，所述第三识别电阻(R6)的两端分别耦接于所述第一通信接口的接口保护地端子(PE)和直流充电连接确认端子(CC1)；

所述交流负载模块包括串联的二极管(D1)和第四识别电阻(R9)，所述交流负载模块的两端分别耦接于所述第二通信接口的接口保护地端子(PE)和控制导引端子(CP)。

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