CN218734354U - 电动自行车充放电设施通讯性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电动自行车充放电设施通讯性能测试装置，供电单元和电池模拟器在主控板卡单元的控制下，模拟充电过程的各类故障和异常状态来检测充换电设施的处理机制是否合规，检测上位机下发相应控制指令是否可以实现正常充电的控制导引通信交互，从而验证设备的充电安全性，在充电过程中，检测电动自行车充换电设施的通讯协议一致性，能够实现判断各充电单元是否与电池组正确连接，实时获取BMS充电参数与充电数据，以此验证设备充电安全性，提高协议一致性测试效率。

Description

电动自行车充放电设施通讯性能测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种测试装置，特别涉及一种电动自行车充放电设施通讯性能测试装置。

背景技术

随着我国电动自行车的快速发展，因电动自行车充电引发的火灾事故且呈逐年上升趋势，造成大量的财产损失和人员伤亡。由于电动自行车充电是居民用户的刚性需求，因充电而造成的火灾难以完全杜绝。为了兼顾充电需求与人身安全的关系，发展和建设电动自行车集中充电设施是解决充电安全的必然选择。现如今，电动自行车充换电设施可实现充换电仓内进行电能交换，以及以换代充方式，切实解决了电动自行车充电难和不安全的问题，且设备智能化和网联化水平高。

然而，电化学储能电池的质量参差不齐，电池固有的化学性质不稳定以及用户对充电安全的不重视，电动自行车充电安全事故的发生难以避免。考虑到在电动自行车充电柜运营中广泛存在商品质量层次不齐的问题，为保障充电市场健康发展，亟需深入研究电动自行车充换电设施通信协议一致性测试，为电动自行车充换电设施运行和维护提供技术指导，判断各充电单元是否与蓄电池组正确连接，获取和监控电池管理系统（BatteryManagement System，BMS）充电参数与实时充电数据。

发明内容

针对电动设备充电监测问题，提出了一种电动自行车充换电设施通讯一致性测试装置，在充电过程中，检测电动自行车充换电设施的通讯协议一致性，能够实现判断各充电单元是否与电池组正确连接，实时获取BMS充电参数与充电数据，以此验证设备充电安全性，提高协议一致性测试效率。

本实用新型的技术方案为：一种电动自行车充放电设施通讯性能测试装置，包括上位机、辅助供电电源、供电控制单元、电池模拟器和主控板卡单元，上位机接收被测对象中被测充放电设施配置的电源电压、频率、PWM占空比实时信息，配置参数输出至主控板卡单元；辅助供电电源用小功率直流电源替代给交互各个单元供直流控制电；供电控制单元为可编程交流电源，接于上位机和被测充放电设施之间，给被测充放电设施供交流电；电池模拟器与主控板卡单元连接，电池模拟器采用双向可编程直流源模拟被测充放电设施中电池，仿真充电过程中电池物理特性；主控板卡单元包括多档位电阻、多路可扩展IO以及多种通讯接口，主控板卡单元与电池模拟器、被测充放电设施的充电接口连接，主控板卡单元模拟控制导引回路。

优选的，所述主控板卡单元包括CAN通讯接口、485通讯接口和NFC通讯接口，分别与被测充放电设施的充电接口连接。

优选的，所述主控板卡单元的通讯接口与被测充放电设施通讯交互，所述主控板卡单元的多档位电阻、多路可扩展IO与电池模拟器连接构成模拟导通回路。

优选的，所述电池模拟器包括0-60V/0-30A/0-800W可编程直流电源，主控板卡远程控制信号至0-60V/0-30A/0-800W可编程直流电源，0-60V/0-30A/0-800W可编程直流电源通过充电接口给被测充放电设施充放电。

优选的，所述电池模拟器还包括1500W电源模块，1500W电源模块通过充电接口吸收被测充放电设施的充电能量。

优选的，所述主控板卡单元包括电池模拟器的控制开关和控制可调的引导电阻，所述控制开关和引导电阻接于电池模拟器与充电接口之间；所述主控板卡单元的通讯接口通过充电接口与被测对象的通讯接口连接，进行通讯交互控制；所述主控板卡单元控制调整引导电阻电阻值和控制控制开关开断，模拟控制导引回路。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型电动自行车充放电设施通讯性能测试装置，可以模拟充电过程的各类故障和异常状态来检测充换电设施的处理机制是否合规，检测上位机下发相应控制指令是否可以实现正常充电的控制导引通信交互，从而验证设备的充电安全性。

附图说明

图1为本实用新型电动自行车充放电设施通讯性能测试装置组成结构图；

图2为本实用新型电动自行车充放电设施通讯性能测试装置结构连接示意图；

图3为本实用新型装置采用CAN通讯接口模拟器示意图；

图4为本实用新型装置采用NFC通讯的充电接口模拟器示意图；

图5为本实用新型装置采用RS485通讯的充电接口模拟器示意图。

附图标识：1、上位机，2、辅助供电电源，3、供电控制单元，4、电池模拟器，5、主控板卡单元，501、主控制板，502、CAN通讯接口，503、485通讯接口，504、NFC通讯接口，6、被测对象。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示电动自行车充放电设施通讯性能测试装置组成结构图，包括上位机1、辅助供电电源2、供电控制单元3、电池模拟器4和主控板卡单元5，上位机1接收被测对象6中充放电设施配置的电源电压、频率、PWM占空比等基本信息，配置参数输出至主控板卡单元5；辅助供电电源2用小功率直流电源替代给交互各个单元供直流控制电；供电控制单元3配置可编程交流电源，接于上位机和被测对象之间，给被测对象供交流电，用于互操作性测试；电池模拟器4采用双向可编程直流源模拟被测对象中电池，仿真充电过程中电池物理特性；主控板卡单元5设置多档位电阻、多路可扩展IO以及多种通讯接口，模拟控制导引回路，完成充电上电时序控制和通讯故障模拟。

测试重点为电池模拟器和充电控制单元。内置的电池模拟器可以仿真充电过程中电池端物理特性。充电控制可以实现对被测对象中BMS的仿真，模拟充电过程中各个阶段的通讯异常和故障。

如图2所示电动自行车充换电设施通讯性能测试装置结构连接示意图，电池管理系统BMS与电动自行车充放电设施之间通讯交互部分采用CAN、485、NFC近场交互三种不同的通讯形式。因此在主控板卡单元5中设置CAN通讯接口502、485通讯接口503、NFC通讯接口504，对模拟充电过程中的报文交互进行测试，重点对充电过程中的通信报文逻辑和报文内容进行监测。充电过程中上位机1读取充换电过程数据和BMS信息，验证充换电设施与BMS之间通信报文逻辑和报文内容是否符合国家标准中的通信标准协议，以及验证正常通信报文交互时，充换电设施的充电控制和各个充电状态是否能够与标准中的正常充电时序一致。在不同的充电阶段，BMS模拟器发送与标准协议不一致或与标准报文不符的报文，检查充换电设施通信响应情况。主控制板501中设置和多档位电阻、多路可扩展IO，在上位机1下进行交互测试。

如图2所示，供电控制单元3用于完成被测充电设施的交流供电，并输出可调节的0～300Vac，12A的电能补给；所述通讯接口包括CAN通讯接口502、485通讯接口503、NFC通讯接口504组成，分别与所述主控制板501连接，主要实现电动自行车充换电柜的充电接口硬件电路的连接，可以同时兼容3种硬件导引电路，完成物理连接。辅助供电电源2用于测试系统的控制单元的供电。

测试系统还包括电池模拟器，所述的电池模拟器设置在主控制板501和充电通讯接口之间，还包含急停单元，用于控制系统的紧急停止输出。

具体的，主控板卡单元5远程控制0-60V/0-30A/0-800W电池模拟器4，其可作为可编程直流电源给被测对象充放电，配置一套高精度±0.2%的电流传感器，提供电压型参数采集接口。使用1500W电源模块作为电池模拟器4吸收充电设施的充电能量。通讯接口与被测充电设施进行CAN通讯接口502、485通讯接口503、NFC通讯接口504的通信交互控制。上位机1对主控制板501进行命令调用，通过主控制板501上的多路IO口进行充电的逻辑控制。

电动自行车充放电设施通讯性能测试装置使用可编程双向直流电源用于模拟电池吸收充电能量，其输出参数为60V/30A/800W，配有IT-M3632+IT-E1207通讯卡。测试系统部分电池模拟器可依据测试需求划分为200W,400W,800W三个不同的功率等级。

如图3所示，P+、P-、Q₁、Q₂分别引到电池模拟器，其中Q₁、Q₂为电池模拟器的控制开关，被主控制板501控制，带有控制引导电阻R₁可通过远程设定电阻值，阻值：0-1000Ω无断点连续可调，可进行无断点阶跃；被测对象6通过CAN_L、CAN_H通信形式引到主控制板501，进行通讯交互控制。

其中，该装置采用CAN通讯时，信号接口包括CAN_H/CAN_L接口、P+/P-接口；所述的CAN_H/CAN_L接口、P+/P-接口与电池模拟器相连接。Q₁、Q₂充电握手阶段断开，充电阶段导通。放电电阻R₁能释放充换电设施电容上的多余电量。被测对象的充换电设施和电池包之间通过CAN_H、CAN_L通讯。

如图4所示，P+、P-、S₁分别引到电池模拟器，其中S₁为电池模拟器的控制开关，带有控制引导电阻R₁可通过远程设定电阻值，阻值：0-1000Ω无断点连续可调，可进行无断点阶跃，调节步进1Ω，电阻精度0.2%F.S.，功率>0.5W；通过NFC近场通信形式引到主控制板501，进行通讯交互控制。

采用NFC通讯时，信号接口包括P+/P-接口；所述的P+/P-接口与电池包相连接。S₁充电握手阶段断开，充电阶段导通。放电电阻R₃能释放充换电设施电容上的多余电量。被测对象的充换电设施和电池包之间通过NFC近场通讯。

如图5所示，P+、P-、S₁分别引到电池模拟器，其中S₁为电池模拟器的控制开关，带有控制引导电阻R₁可通过远程设定电阻值，阻值：0-1000Ω无断点连续可调，可进行无断点阶跃，调节步进1Ω，电阻精度0.2%F.S.，功率>0.5W；通过RS485通信形式引到主控制板501，进行通讯交互控制。

采用RS485通讯时，信号接口包括P+/P-接口；所述的P+/P-接口与电池包相连接。S₁充电握手阶段断开，充电阶段导通。放电电阻R₃能释放换电设施电容上的多余电量。充换电设施和电池包之间通过RS485通讯。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种电动自行车充放电设施通讯性能测试装置，其特征在于，包括上位机、辅助供电电源、供电控制单元、电池模拟器和主控板卡单元，上位机接收被测对象中被测充放电设施配置的电源电压、频率、PWM占空比实时信息，配置参数输出至主控板卡单元；辅助供电电源用小功率直流电源替代给交互各个单元供直流控制电；供电控制单元为可编程交流电源，接于上位机和被测充放电设施之间，给被测充放电设施供交流电；电池模拟器与主控板卡单元连接，电池模拟器采用双向可编程直流源模拟被测充放电设施中电池，仿真充电过程中电池物理特性；主控板卡单元包括多档位电阻、多路可扩展IO以及多种通讯接口，主控板卡单元与电池模拟器、被测充放电设施的充电接口连接，主控板卡单元模拟控制导引回路。

2.根据权利要求1所述电动自行车充放电设施通讯性能测试装置，其特征在于，所述主控板卡单元包括CAN通讯接口、485通讯接口和NFC通讯接口，分别与被测充放电设施的充电接口连接。

3.根据权利要求2所述电动自行车充放电设施通讯性能测试装置，其特征在于，所述主控板卡单元的通讯接口与被测充放电设施通讯交互，所述主控板卡单元的多档位电阻、多路可扩展IO与电池模拟器连接构成模拟导通回路。

4.根据权利要求3所述电动自行车充放电设施通讯性能测试装置，其特征在于，所述电池模拟器包括0-60V/0-30A/0-800W可编程直流电源，主控板卡远程控制信号至0-60V/0-30A/0-800W可编程直流电源，0-60V/0-30A/0-800W可编程直流电源通过充电接口给被测充放电设施充放电。

5.根据权利要求4所述电动自行车充放电设施通讯性能测试装置，其特征在于，所述电池模拟器还包括1500W电源模块，1500W电源模块通过充电接口吸收被测充放电设施的充电能量。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述电动自行车充放电设施通讯性能测试装置，其特征在于，所述主控板卡单元包括电池模拟器的控制开关和控制可调的引导电阻，所述控制开关和引导电阻接于电池模拟器与充电接口之间；所述主控板卡单元的通讯接口通过充电接口与被测对象的通讯接口连接，进行通讯交互控制；所述主控板卡单元控制调整引导电阻电阻值和控制控制开关开断，模拟控制导引回路。

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