一種電動汽車充電設(shè)施移動式集成測試方法

韓統(tǒng)一 張華棟 黃德旭 張 健 李建祥

（1. 國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，濟(jì)南 250000；

2. 國網(wǎng)山東省電力公司，濟(jì)南 250000；3. 山東魯能智能技術(shù)有限公司，濟(jì)南 250000）

一種電動汽車充電設(shè)施移動式集成測試方法

韓統(tǒng)一1張華棟2黃德旭3張 健2李建祥3

（1. 國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，濟(jì)南 250000；

2. 國網(wǎng)山東省電力公司，濟(jì)南 250000；3. 山東魯能智能技術(shù)有限公司，濟(jì)南 250000）

隨著電動汽車的推廣，充電設(shè)施的建設(shè)也如火如荼。充電樁的安裝現(xiàn)場檢測工作也越來越重要。但是目前尚未有集成程度高的測試設(shè)施。由于交、直流充電樁固定安裝在某一位置，傳統(tǒng)的測試方式，需各測試設(shè)備分別獨(dú)立的運(yùn)輸至現(xiàn)場，然后現(xiàn)場接線進(jìn)行測試工作。從而導(dǎo)致了測試效率與精確度的降低。針對目前存在的問題，提出了應(yīng)用于現(xiàn)場的充電機(jī)、充電樁移動式檢測平臺，它具有設(shè)備集成度高、布線固定于集裝箱內(nèi)，避免每次測試的重復(fù)接線。且測試數(shù)據(jù)精確、測試速度快、測試可回溯程度高、測試人員工作量小的優(yōu)點(diǎn)。

電動汽車；充電樁；檢測

隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染問題的日益突出，汽車產(chǎn)業(yè)作為一個高能源消耗的產(chǎn)業(yè)，其飛速發(fā)展給能源和環(huán)境帶來的負(fù)面影響也越來越突出。因此，作為一個新興的產(chǎn)業(yè)-新能源汽車將會是解決能源日益緊缺問題的有效手段。

作為新能源汽車的能源補(bǔ)給站，充電基礎(chǔ)設(shè)施的不完善，使得電動汽車的推廣遇到了較大的阻力。為了解決電動汽車的續(xù)航問題及充電便利性問題，使電動汽車真正的普及起來，電動汽車的充換電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)得到了國家的鼎力支持[1-3]。

新能源汽車行業(yè)還是一個新型產(chǎn)業(yè)，不同電動汽車廠家與充電設(shè)施廠家的產(chǎn)品的兼容性問題也逐漸暴露出來。為有效避免因充電設(shè)施與車輛不兼容問題可能造成的社會資源浪費(fèi)，方便電動汽車用戶使用，國家出臺了電動汽車非車載傳導(dǎo)式充電機(jī)與電池管理系統(tǒng)之間的通信協(xié)議及電動汽車傳導(dǎo)充電互操作性測試規(guī)范等一系列相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范充電設(shè)施的建設(shè)。

目前，針對國標(biāo)要求對電動汽車充電設(shè)備的檢測，尚未有集成程度高的測試設(shè)施。傳統(tǒng)的測試需將各測試設(shè)備分別獨(dú)立的運(yùn)輸至現(xiàn)場，然后現(xiàn)場接線進(jìn)行測試工作。本文針對目前存在的問題，提出了應(yīng)用于現(xiàn)場的充電機(jī)、充電樁移動式平臺集成測試方法，它具有設(shè)備集成度高、布線固定于集裝箱內(nèi)，避免每次測試的重復(fù)接線[4-7]。

1 電動汽車充電樁及現(xiàn)場檢測分析

電動汽車充電樁是固定在地面或墻壁，安裝于公共建筑（公共樓宇、商場、公共停車場等）和居民小區(qū)停車場或充電站內(nèi)，為電動汽車充電的設(shè)備。主要有交流充電樁和直流充電樁兩類。

圖1 直流充電樁充電模塊圖

由于交、直流充電樁固定安裝在某一位置，傳統(tǒng)的測試各測試設(shè)備需分別獨(dú)立的運(yùn)輸至現(xiàn)場，然后根據(jù)具體的現(xiàn)場情況，對每個設(shè)備進(jìn)行接線進(jìn)行測試工作，因此，在檢測時就會存在一些不足之處，進(jìn)而有可能會影響到測試數(shù)據(jù)的精確度[8-10]。

圖2 現(xiàn)場測試工作圖

首先，設(shè)備分離運(yùn)輸至現(xiàn)場，由現(xiàn)場工作人員接線測試，因現(xiàn)場需要檢測的參數(shù)較多，對各測試設(shè)備進(jìn)行接線，工作繁瑣，且工作量較大。

其次，測試設(shè)備較多，現(xiàn)場設(shè)備布置雜亂，且受環(huán)境影響，在自然環(huán)境較差的情況下，無法室外工作。

最后，設(shè)備集成度低，無法自動記錄數(shù)據(jù)，需要人工手動記錄數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量記錄龐大，且記錄準(zhǔn)確率較低。

圖3 充電樁測試原理圖

2 現(xiàn)場集成測試方法

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本文提出了應(yīng)用于現(xiàn)場的充電機(jī)、充電樁移動式平臺集成測試方法，它設(shè)備集成度高，布線被固定于集裝箱內(nèi)，避免了每次測試的重復(fù)接線，能夠?qū)崿F(xiàn)充電功能、互操作性及通信協(xié)議一致性自動測試。且具有測試數(shù)據(jù)精確、測試速度快、測試可回溯程度高、測試人員工作量小的優(yōu)點(diǎn)[11-12]。

圖4 移動式測試平臺

檢測平臺內(nèi)包括調(diào)壓裝置及負(fù)載裝置，其中調(diào)壓裝置的交流電壓輸出端與分箱充電機(jī)交流電壓輸入端連接，其中分箱充電機(jī)直流電壓輸出端與負(fù)載裝置直流電壓輸入端連接，檢測平臺的調(diào)壓裝置、負(fù)載裝置均與控制裝置通信，控制裝置通過通信接口與處理裝置通信。

負(fù)載裝置模塊包括可控式電阻器，其輸入端與電壓采集單元及電流采集單元相連，電壓采集單元及電流采集單元能夠分別采集傳輸至負(fù)載裝置的電壓信號、電流信號，并將采集到的電流和電壓數(shù)值通訊至控制裝置?？煽厥诫娮杵骺刂菩盘栞斎攵伺c控制裝置相連。負(fù)載裝置的阻值大小由控制裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)。

數(shù)據(jù)處理模塊為便攜式計(jì)算機(jī)。其使用并行總線接口與控制裝置連接，能夠?qū)鱽淼臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理，實(shí)時顯示測量數(shù)據(jù)和波形圖，并能夠自動生成Word版本報(bào)表。處理裝置具有開始測試及停止測試控制功能，可控制整套裝置的開始和停止功能。

圖5 測試平臺接線示意圖

其中，控制裝置的3個接口分別與調(diào)壓裝置、負(fù)載裝置、數(shù)據(jù)處理模塊連接，3個接口均采用拔插式。

其工作原理如下。

根據(jù)測試項(xiàng)目，控制裝置向調(diào)壓裝置、負(fù)載裝置發(fā)送控制命令，控制調(diào)壓裝置調(diào)整電壓、負(fù)載裝置調(diào)整電阻，并在收到調(diào)壓裝置及負(fù)載裝置的反饋信號后，開始記錄電流、電壓數(shù)據(jù)。電流、電壓數(shù)據(jù)經(jīng)控制裝置調(diào)制、計(jì)算后，將功率因數(shù)、諧波含量、紋波系數(shù)、電流、電壓經(jīng)通信線路傳送至處理裝置；處理裝置接受數(shù)據(jù)，并繪制成實(shí)時變化曲線，如實(shí)反映電壓、電流變化，同時可計(jì)算出充電機(jī)效率、穩(wěn)壓精度、穩(wěn)流精度等數(shù)據(jù)，通過人機(jī)界面顯示。

在進(jìn)行現(xiàn)現(xiàn)場實(shí)地測試時，只需將測試一體化車開進(jìn)現(xiàn)場。因?yàn)樵O(shè)備都集成在車輛內(nèi)部，所以在測試時，只需將進(jìn)行簡單的插拔式接線就可以完成測試工作。

與傳統(tǒng)的測試方法相比，此移動式測試平臺具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）測試精度高，可有效記錄實(shí)時電流、電壓波形，可回溯程度高。記錄準(zhǔn)確度高，可有效反映分箱充電機(jī)工作性能。

2）測試過程按照設(shè)定程序執(zhí)行，大大減少測試人員工作量，并可保證數(shù)據(jù)的實(shí)時測量、記錄；數(shù)據(jù)記錄量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人工記錄。

3）便攜式處理裝置自動處理測試數(shù)據(jù)，并以直觀地形式在人機(jī)界面上顯示，有效減少人工計(jì)算量。

4）測試數(shù)據(jù)實(shí)時通信，測試人員可實(shí)時把握測試進(jìn)程及測試結(jié)果，發(fā)現(xiàn)問題可及時處理。

5）避免接入較多的測試線路，測試儀器功能集中于控制裝置，可有效減少接線量。

3 結(jié)論

隨著對電動汽車的大力推廣，充電設(shè)施也將隨之大力普及。如何保證安裝在各種環(huán)境下的充電樁安全可靠的運(yùn)行，得到了越來越多的關(guān)注。所以對其現(xiàn)場檢測工作也越來越重要。本文提出的應(yīng)用于現(xiàn)場的充電機(jī)、充電樁移動式檢測平臺測試方法，具有設(shè)備集成度高、布線固定于集裝箱內(nèi)，避免每次測試的重復(fù)接線等優(yōu)點(diǎn)，而且測試數(shù)據(jù)精確、測試速度快、測試可回溯程度高、測試人員工作量小，能更好的為充電設(shè)施的安全建設(shè)與運(yùn)行提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

[1] 辛鳳影, 王海博. 電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀與商業(yè)化前景分析[J]. 國際石油經(jīng)濟(jì), 2010, 18(7): 20-24.

[2] 趙瑞. 電動汽車交流充電樁的設(shè)計(jì)與研究[D]. 蘇州:蘇州大學(xué), 2013: 1-10.

[3] 陳良亮, 張浩, 倪峰, 等. 電動汽車能源供給設(shè)施建設(shè)現(xiàn)狀與發(fā)展探討[J]. 電力系統(tǒng)自動化, 2011, 35(14): 11-17.

[4] 李立理, 張義斌, 周原冰, 等. 我國發(fā)展電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施若干問題分析[J]. 能源技術(shù)經(jīng)濟(jì), 2011, 23(1): 6-10.

[5] 耿群鋒, 呂曉榮. 淺談電動汽車充電樁的安全性[C]//2011年中國電機(jī)工程學(xué)會年會論文集, 貴州, 2011: 219-223.

[6] 郭棟. 淺談電動汽車充電站[J]. 科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì), 2010, 20(12): 211-212.

[7] 余岳, 汪紅霞. 電動汽車充電樁設(shè)計(jì)研究[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào), 2012(22): 37-37.

[8] NB/T 33008.1—2013. 電動汽車充電設(shè)備檢驗(yàn)試驗(yàn)規(guī)范 第1部分：非車載充電機(jī)[S].

[9] GB/T 20234.1—2015. 電動汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置 第1部分：通用要求[S].

[10] 鄒強(qiáng). 電動汽車交流充電樁的電磁兼容測試研究[J].電子質(zhì)量, 2011, 15(5): 75-78.

[11] 周志堅(jiān), 趙陽, 馬浩, 等. 高速公路電動汽車充電樁現(xiàn)場檢測方法[J]. 智能電網(wǎng), 2016, 4(4): 432-436.

[12] 沈雪梅, 姜寧浩. 電動汽車交流充電樁EMC問題及解決方案[J]. 安全與電磁兼容, 2015(1): 55-58.

Mobile Integrated Test Method for Electric Vehicle Charging Facilities

Han Tongyi1Zhang Huadong2Huang Dexu3Zhang Jian2Li Jianxiang3
(1. State Grid Shandong Electric Power Research Institute, Ji’nan 250000;2. State Grid Shandong Electric Power Company, Ji’nan 250000;3. Shandong Luneng Intelligence Technology Co., Ltd, Ji’nan 250000)

With the promotion of electric vehicles, charging facilities construction is also in full swing. Charging pile installation site inspection work with the promotion of electric vehicles, charging facilities construction is also in full swing. Charging pile installation site detection work is also becoming more and more important. There has not been a high degree of integration of the test facility. Because the AC and DC charging pile installation fixed in a certain position, the traditional test the test equipment required to transport independently to the site, and then field wiring test work. Which leads to the reduction of test efficiency and precision. In order to solve the problems existing in the prior art, this paper in view of the existing problems, and puts forward the application to the scene of the charger, charging pile mobile detection platform, it has a high degree of equipment integration, wiring is fixed in the container, to avoid repeated wiring of each test. And accurate test data, test speed, test back degree is high, the advantages of small test workload.

electric vehicle; charging pile; testing

韓統(tǒng)一（1988-），男，碩士研究生，主要研究方向?yàn)殡妱悠嚰俺潆娫O(shè)施應(yīng)用。