CN218069152U - 一种直流充电桩充电系统教学及测试装置 - Google Patents

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贾启阳
李凤泉
王春晖
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Abstract

本实用新型公开了一种直流充电桩充电系统教学及测试装置，包括箱体外壳，箱体外壳的顶部为面板，面板上印制有直流充电桩与车辆充电交互系统的电路原理图；在面板上还设置有多个指示灯以及多个测试插孔，箱体外壳的侧壁上设置有插座，用于与直流充电桩的充电插头对接；箱体外壳内部设置有控制系统来模拟电动汽车，这样直流充电桩不需要与真实的汽车连接，而是与本装置连接即可实现模拟真实的充电过程。通过指示灯能够使用户了解充电工作过程中关键阶段的状态；用户还可以通过万用表或者示波器等检测装置检测充电工作过程中各个测试插孔的电压，通过人机交互单元，使用户能够根据该电压判断低压辅助电源是否正常工作。

Description

一种直流充电桩充电系统教学及测试装置
技术领域
本实用新型属于教学仪器及测试装置技术领域，具体涉及一种直流充电桩充电系统教学及测试装置。
背景技术
参见附图1，是现行的直流充电桩与车辆充电交互系统的电路原理图，其包括直流充电桩控制器、电阻R1、R2、R3、R4、R5、开关S、直流供电回路接触器K1和K2、低压辅助供电回路接触器K3和K4、充电回路接触器K5和K6、以及电动汽车控制器，其中电动汽车控制器可以集成在电池管理系统中。电阻R2和R3安装在充电插头上，电阻R4安装在车辆插座上，开关S设置在充电插头的内部。充电插头和车辆插座采用9线制，包括，直流电源线路：DC+、DC-；设备地线：PE；充电通信线路：S+、S-；充电连接确认线路：CC1、CC2；低压辅助电源线路：A+、A-。当直流充电桩的充电插头和车辆插座完全连接后，开关S闭合。在整个充电过程中，直流充电桩控制器能够监控接触器K1、K2，接触器K3、K4的状态；电动汽车车辆控制器能够监控接触器K5和K6状态。
车辆接口连接确认
直流充电桩控制器通过测量检测点1的电压值判断车辆插头与车辆插座是否已完全连接，当检测点1电压值为4V时，则判断车辆接口完全连接。
直流充电桩自检
在车辆接口完全连接后，闭合K3和K4，使低压辅助供电回路导通；闭合K1和K2，进行绝缘检测；绝缘检测完成后，将IMD(绝缘检测)以物理的方式从强电回路中分离，并投入泄放回路对充电输出电压进行泄放，直流充电桩完成自检后断开K1和K2，同时开始周期发送通信握手报文。如果车辆需要使用直流充电桩提供低压辅助电源，则在得到直流充电桩提供的低压辅助电源供电后，电动汽车控制器通过测量检测点2的电压值判断车辆接口是否已完全连接；如果车辆不需要使用直流充电桩提供低压辅助电源，则直接测量检测点2电压值判断车辆接口是否连接。如检测点2的电压值为6V，则电动汽车控制器开始周期发送通信握手报文。
充电准备就绪
电动汽车控制器与直流充电桩控制器在配置阶段时，电动汽车控制器闭合K5和K6，使充电回路导通；直流充电桩控制器闭合K1和K2，使直流供电回路导通。
充电阶段
在充电阶段，车辆控制装置向非车载充电机控制装置实时发送电池充电需求参数，调整充电电流下降时：△I≤20A，最长在1s内将充电电流调整到与命令值相一致；△I>20A，最长在△I/dlmin s(dlmin为最小充电速率，20A/s)内将充电电流调整到与命令值相一致。非车载充电机控制装置根据电池充电需求参数实时调整充电电压和充电电流。此外，车辆控制装置和非车载充电机控制装置还相互发送各自的状态信息。在充电过程中，车端应能检测PE针断线。
目前，缺少一种直流充电桩充电原理的示教装置，帮助学生理解和体验直流充电桩充电工作过程。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种直流充电桩教学及测试装置，本装置能够帮助学生理解和体验直流充电桩充电工作过程，并且还能起到一定的对直流充电桩测试功能。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种直流充电桩充电系统教学及测试装置，包括箱体外壳，箱体外壳的顶部为面板，面板上印制有直流充电桩与车辆充电交互系统的电路原理图；
在面板上还设置有多个指示灯以及多个测试插孔，测试插孔的数量为9个，分别设置在电路原理图的插头和插座的9根连接线对接的位置；指示灯的数量为3个，分别是指示灯L1、指示灯L2和指示灯L3；
在箱体外壳的侧壁上设置有插座，用于与直流充电桩的充电插头对接；
在箱体外壳内部设置有控制系统，控制系统包括微控制器、接触器K5、接触器K6、蓄电池、第一继电器K1、第二继电器K2、第三继电器K3、第一电压采样电路、第二电压采样电路、第三电压采样电路和人机交互单元，其连接关系如下：
插座的直流电源线DC+、DC-分别经过接触器K5、接触器K6连接蓄电池正负极；
插座的设备地线PE连接设备地；
插座的充电通信线S+、充电通信线S-连接微控制器；
插座的充电连接确认线CC2通过第一电压采样电路连接微控制器；
插座的低压辅助电源线A+通过第二电压采样电路连接微控制器；
插座的低压辅助电源线A-通过第三电压采样电路连接微控制器；
微控制器通过放大电路与接触器K5和接触器K6连接；
微控制器与第一继电器K1的线圈控制线路连接，第一继电器K1的开关端与指示灯L1的供电线路连接；
微控制器与第二继电器K2的线圈控制线路连接，第二继电器K2的开关端与指示灯L2的供电线路连接；
微控制器与第三继电器K3的线圈控制线路连接，第三继电器K3的开关端与指示灯L3的供电线路连接；
微控制器与人机交互单元连接；
插座的9根线缆分别引出一根外接线缆连接至面板上的各自对应的测试插孔。
在上述技术方案中，在箱体外壳的底部设置有轮子，方便整个装置的移动。
在上述技术方案中，在箱体外壳侧面还设置有可打开的柜门，方便安装和维护箱体外壳内部的控制系统。
在上述技术方案中，在箱体外壳内设置有水平隔板，所述蓄电池安装在水平隔板底部的箱体空间内，控制系统的除蓄电池外的其他器件安装在水平隔板上部的箱体空间内。
在上述技术方案中，在水平隔板底部的箱体外壳侧壁上设置有散热孔，散热孔中安装有散热风扇，散热风扇由蓄电池提供电力。
本实用新型的优点和有益效果为：
本装置内部设置了控制系统来模拟电动汽车，这样直流充电桩不需要与真实的汽车连接，而是与本装置连接即可实现模拟真实的充电过程。本装置的面板上还设置有多个指示灯以及多个测试插孔，通过指示灯能够使用户了解充电工作过程中关键阶段的状态；用户还可以通过万用表或者示波器等检测装置检测充电工作过程中各个测试插孔的电压。还具有人机交互单元，使用户能够根据该电压判断低压辅助电源是否正常工作。
附图说明
图1是现有的直流充电桩与车辆充电交互系统的电路原理图。
图2是本实用新型直流充电桩充电系统教学及测试装置的外形图。
图3是本实用新型直流充电桩充电系统教学及测试装置的面板的示意图。
图4是本实用新型直流充电桩充电系统教学及测试装置的控制系统的电路连接原理图。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。
实施例一
参见附图1-4，一种直流充电桩充电系统教学及测试装置，包括箱体外壳1，箱体外壳1的顶部为面板2，面板上印制有直流充电桩与车辆充电交互系统的电路原理图3，从而能够使用户(学生)直观的看到电路原理。
参见附图3，在面板上还设置有多个指示灯以及多个测试插孔7，测试插孔7的数量为9个，分别设置在电路原理图的插头和插座的9根连接线对接的位置；指示灯的数量为3个，分别是指示灯L1、指示灯L2和指示灯L3。
在箱体外壳1的侧壁上设置有插座4，用于与直流充电桩的充电插头对接。
在箱体外壳1内部设置有控制系统，控制系统的电路图参见附图4，控制系统包括微控制器、接触器K5、接触器K6、蓄电池、第一继电器K1、第二继电器K2、第三继电器K3、第一电压采样电路、第二电压采样电路、第三电压采样电路和人机交互单元，其连接关系如下：
插座4的直流电源线DC+、DC-分别经过接触器K5、接触器K6连接蓄电池正负极；
插座4的设备地线PE连接设备地；
插座4的充电通信线S+、充电通信线S-连接微控制器；
插座4的充电连接确认线CC2通过第一电压采样电路连接微控制器；
插座4的低压辅助电源线A+通过第二电压采样电路连接微控制器；
插座4的低压辅助电源线A-通过第三电压采样电路连接微控制器；
微控制器通过放大电路与接触器K5和接触器K6连接，能够控制接触器K5和接触器K6的开闭状态；
微控制器与第一继电器K1的线圈控制线路连接，第一继电器K1的开关端与指示灯L1的供电线路连接，通过微控制器控制第一继电器K1的线圈吸合状态，进而控制指示灯L1的点亮状态；
微控制器与第二继电器K2的线圈控制线路连接，第二继电器K2的开关端与指示灯L2的供电线路连接，通过微控制器控制第二继电器K2的线圈吸合状态，进而控制指示灯L2的点亮状态；
微控制器与第三继电器K3的线圈控制线路连接，第三继电器K3的开关端与指示灯L3的供电线路连接，通过微控制器控制第三继电器K3的线圈吸合状态，进而控制指示灯L3的点亮状态；
微控制器与人机交互单元连接，通过人机交互单元对检测的电压数据进行显示；人机交互单元通过支架架设在箱体外壳1上，图中没有画出。
此外，插座4的9根线缆分别引出一根外接线缆连接至面板上的各自对应的测试插孔7，这样通过万用表或者示波器等检测装置可以检测工作过程中各个测试插孔7的电压。
本实用新型的直流充电桩充电系统教学及测试装置的使用和工作过程如下：
将直流充电桩的充电插头插接在本实用新型直流充电桩充电系统教学及测试装置的插座4上，直流充电桩在确认接口连接后(直流充电桩控制器通过测量检测点1的电压值判断车辆插头与车辆插座是否已完全连接)，直流充电桩进行自检(闭合K1和K2进行绝缘检测，绝缘检测完成再断开K1和K2)，并通过充电通信线S+、S-开始周期性的发送通信握手报文给本装置的微控制器，即本装置的微控制器起到模拟电动汽车控制器的作用。
微控制器通过第一电压采样电路检测的电压值判断车辆接口是否已完全连接，如检测的电压值为6V，则判断为连接正常，开始周期发送通信握手报文给直流充电桩端，此时指示灯L1点亮。
微控制器和直流充电桩控制器握手成功后，微控制器向直流充电桩控制器发送需要使用直流充电桩提供低压辅助电源的需求，然后直流充电桩控制器闭合继电器K3和K4，提供低压辅助供电，此时，本装置的微控制器通过第二、第三电压采样电路采集低压辅助电源线A+、A-的电压；采集的电压会通过人机交互单元进行显示，使用户能够根据该电压判断低压辅助电源是否正常工作；进一步的说，用户可以通过人机交互单元向微控制器输入控制低压辅助电源关闭的控制指令，进而微控制器向直流充电桩控制器发送不需要使用直流充电桩提供低压辅助电源的通知，从而关闭继电器K3和K4，此时用户可以通过查看人机交互单元上显示的低压辅助电源线A+、A-的电压变化，来判断是否关闭了低压辅助电源(此时A+、A-的电压变为0)。
然后微控制器控制接触器K5、K6闭合(即模拟车辆侧的充电回路导通)，此时指示灯L2点亮；然后直流充电桩控制器闭合K1、K2，这时直流充电线路导通，电动汽车准备开始充电。
在充电阶段，微控制器向直流充电桩控制器实时发送电池充电需求参数，直流充电桩控制器根据电池充电需求参数实时调整充电电压和充电电流；充电状态时三个灯全亮。
此外，由于插座的9根线缆分别引出一根外接线缆连接至面板上的各自对应的测试插孔7，这样用户可以根据需要，通过万用表或者示波器等检测装置检测工作过程中各个测试插孔7的电压；从而了解以及判断是否正常工作。
实施例二
在实施例一的基础上，进一步的说，在箱体外壳1的底部设置有轮子7，方便整个装置的移动。
在箱体外壳1侧面还设置有可打开的柜门5，方便安装和维护箱体外壳内部的控制系统。
在箱体外壳1内设置有水平隔板8，所述蓄电池安装在水平隔板8底部的箱体空间内，控制系统的除蓄电池外的其他器件安装在水平隔板8上部的箱体空间内。进一步的说，在水平隔板8底部的箱体外壳1侧壁上设置有散热孔6，散热孔中安装有散热风扇，散热风扇由蓄电池提供电力。
为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本实用新型做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本实用新型的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种直流充电桩充电系统教学及测试装置，其特征在于：包括箱体外壳，箱体外壳的顶部为面板，面板上印制有直流充电桩与车辆充电交互系统的电路原理图；
在面板上还设置有多个指示灯以及多个测试插孔，测试插孔的数量为9个，分别设置在电路原理图的插头和插座的9根连接线对接的位置；指示灯的数量为3个，分别是指示灯L1、指示灯L2和指示灯L3；
在箱体外壳的侧壁上设置有插座，用于与直流充电桩的充电插头对接；
在箱体外壳内部设置有控制系统，控制系统包括微控制器、接触器K5、接触器K6、蓄电池、第一继电器K1、第二继电器K2、第三继电器K3、第一电压采样电路、第二电压采样电路、第三电压采样电路和人机交互单元，其连接关系如下：
插座的直流电源线DC+、DC-分别经过接触器K5、接触器K6连接蓄电池正负极；
插座的设备地线PE连接设备地；
插座的充电通信线S+、充电通信线S-连接微控制器；
插座的充电连接确认线CC2通过第一电压采样电路连接微控制器；
插座的低压辅助电源线A+通过第二电压采样电路连接微控制器；
插座的低压辅助电源线A-通过第三电压采样电路连接微控制器；
微控制器通过放大电路与接触器K5和接触器K6连接；
微控制器与第一继电器K1的线圈控制线路连接，第一继电器K1的开关端与指示灯L1的供电线路连接；
微控制器与第二继电器K2的线圈控制线路连接，第二继电器K2的开关端与指示灯L2的供电线路连接；
微控制器与第三继电器K3的线圈控制线路连接，第三继电器K3的开关端与指示灯L3的供电线路连接；
微控制器与人机交互单元连接；
插座的9根线缆分别引出一根外接线缆连接至面板上的各自对应的测试插孔。
2.根据权利要求1所述的直流充电桩充电系统教学及测试装置，其特征在于：在箱体外壳的底部设置有轮子。
3.根据权利要求1所述的直流充电桩充电系统教学及测试装置，其特征在于：在箱体外壳侧面还设置有可打开的柜门。
4.根据权利要求1所述的直流充电桩充电系统教学及测试装置，其特征在于：在箱体外壳内设置有水平隔板，所述蓄电池安装在水平隔板底部的箱体空间内，控制系统的除蓄电池外的其他器件安装在水平隔板上部的箱体空间内。
5.根据权利要求1所述的直流充电桩充电系统教学及测试装置，其特征在于：在水平隔板底部的箱体外壳侧壁上设置有散热孔，散热孔中安装有散热风扇，散热风扇由蓄电池提供电力。
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