電動汽車車載充電機測試系統(tǒng)的應(yīng)用與實踐

王猛猛　陳鑫　楊夏喜　魏兵兵

[摘 ? ?要]QC/T 895-2011標(biāo)準(zhǔn)對車載充電機進行了規(guī)定，要進行車載充電機性能和安全指標(biāo)的測試，除了需要配置多臺不同設(shè)備，傳統(tǒng)的測試方法接線繁雜，測試效率低，對測試人員技術(shù)水平要求高。通過車載充電機自動化測試系統(tǒng)可有效解決傳統(tǒng)測試方法的效率低、對人員技術(shù)要求高等問題，滿足市場日益增長的自動化測試需求。

[關(guān)鍵詞]車載充電機;測試系統(tǒng);自動化測試

[中圖分類號]TM910.6 [文獻標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）05–00–03

Application and Practice of Test System for On-board Charger of Electric Vehicle

Wang Meng-meng， Chen Xin， Yang Xia-xi， Wei Bing-bing

[Abstract]The QC/T 895-2011 standard stipulates on-board chargers.The performance and safety indicators of on-board chargers must be tested.In addition to the need to configure multiple different devices， the traditional test methods are complicated in wiring and low test efficiency.The technical level of personnel is high.The on-board charger automatic test system can effectively solve the problems of low efficiency of traditional test methods and high technical requirements for personnel， and meet the market's growing demand for automated testing.

[Keywords]vehicle charger; test system; automated test

作為新能源電動汽車的重要組成部分，車載充電機的性能和可靠性是影響整車充電效率與充電安全的關(guān)鍵，對車載充電機的關(guān)鍵性能和技術(shù)指標(biāo)進行有效的確認(rèn)至關(guān)重要。實驗室測試車載充電機的過程中，需要進行大量測試數(shù)據(jù)的處理和報告整理，耗時長，工作量大，同時很難避免因人為疏漏造成的數(shù)據(jù)記錄異常。車載充電機自動化測試系統(tǒng)有助于上述問題的解決，提升試驗效率，提高數(shù)據(jù)處理能力，保證準(zhǔn)確性。

1 ?車載充電機自動化測試系統(tǒng)基本原理和功能

1.1 ?基本原理

車載充電機自動化測試系統(tǒng)主要目的是為實現(xiàn)對單/雙向車載充電機的自動化檢測。通過模擬整車測試環(huán)境，利用GPIB總線實現(xiàn)上位機對設(shè)備的實時控制和閉環(huán)控制，通過CAN總線實現(xiàn)上位機和待測產(chǎn)品的連接，并實時監(jiān)控不同試驗環(huán)境下車載充電機的各項指標(biāo)是否滿足要求。利用Windows下的編程語言，結(jié)合數(shù)據(jù)庫技術(shù)，自動完成數(shù)據(jù)處理和報告輸出，實現(xiàn)自動化測試，同時滿足高精度、高可靠性的測試需求。車載充電機自動化測試系統(tǒng)主要由可編程交流電源（可編程交流回饋電源）、功率分析儀、示波器、電子負(fù)載（電阻負(fù)載）、可編程直流電源、CAN通信卡和工控機組成。

車載充電機測試系統(tǒng)以可編程交流電源提供不同電壓、不同頻率的電源信號、同時還可對電源電壓波形進行編輯以模擬電網(wǎng)失真來檢測車載充電機在不同電網(wǎng)條件下能否符合充電要求，以確保車載充電機在各種電網(wǎng)環(huán)境下的正常工作。以電子負(fù)載模擬電池充電的過程，保證車載充電機在各種電池負(fù)荷條件下均能夠完成充電，保證充電品質(zhì)，確保充電安全。

1.2 ?基本功能

利用車載充電機的開放式測試系統(tǒng)，開發(fā)測試人員可對車載充電機的測試程序和測試項目進行開發(fā)編輯，根據(jù)不同的測試需求對已經(jīng)開發(fā)的測試項目進行組合以定制不同的測試流程，滿足多方位的測試需求。利用測試系統(tǒng)的軟件平臺可以編輯報告模板并生成對應(yīng)的測試報告，同時測試系統(tǒng)還可實現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，在線控制等功能。

車載充電機測試系統(tǒng)主要用于單/雙向車載充電機的測試，單向車載充電機的主要作用是將電網(wǎng)電源轉(zhuǎn)化為直流電為電動汽車動力電池充電。雙向車載充電機除了具有單向車載充電機的功能外，還可以將動力電池儲存的電能逆變輸出為交流電，交流電可反饋給電網(wǎng)或提供家用。對于單向車載充電機，測試系統(tǒng)主要可實現(xiàn)以下項目的自動化測試：輸入電壓和頻率（輸入電壓范圍、輸入頻率范圍）、充電功能、限壓和限流特性、過壓保護、欠壓保護、短路保護、過溫保護、反接保護、斷電保護、啟動沖擊電流、諧波畸變率以及相關(guān)高壓電氣性能的測試，如功率因數(shù)和充電效率、輸出電壓/電流誤差、輸出響應(yīng)時間等等。

電動汽車的動力電池作為儲能設(shè)備通過雙向車載充電機可向電網(wǎng)回饋電能或者給家用提供220 V交流電，目前市場上電動汽車關(guān)于此功能的應(yīng)用，主要是將電池存儲的能量逆變輸出為220 V家用交流電，比如比亞迪新能源電動汽車基本配置了220 V交流電源接口，以滿足車主出行使用高功率電器的用電需要。

通過車載充電機測試系統(tǒng)，可實現(xiàn)雙向車載充電機逆變輸出功能的各項測試，比如輸出特性（輸出電壓、輸出頻率、諧波畸變率）、輸出直流分量、輸出短路、過載保護、效率和功率因數(shù)、負(fù)載效應(yīng)等。

2 ?車載充電機自動化測試系統(tǒng)的測試實踐

2.1 ?輸出電壓誤差和電壓紋波系數(shù)

根據(jù)QC/T895-2011標(biāo)準(zhǔn)，測試車載充電機輸出電壓誤差和電壓紋波系數(shù)項目時，車載充電機需連接阻性負(fù)載在恒壓輸出模式下工作，調(diào)節(jié)車載充電機輸入電壓在額定值的±15%范圍內(nèi)變化。輸出電流在空載到額定電流范圍內(nèi)變化時，設(shè)定輸出電壓為UZ0，測試車載充電機的實際輸出電壓UZ，最終通過計算得到輸出電壓誤差，在此過程中測試系統(tǒng)可同時實現(xiàn)車載充電機電壓紋波的測試。

測試前只需將車載充電機接入測試系統(tǒng)，在測試系統(tǒng)軟件上輸入車載充電機的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，如額定電壓，輸出電流等，并在測試系統(tǒng)上選擇相應(yīng)的測試程序和測試項目，即可自動完成輸出電壓誤差和電壓紋波系數(shù)的測試及數(shù)據(jù)的處理，表1給出了測試數(shù)據(jù)實例。從數(shù)據(jù)表中可以看出測試系統(tǒng)除了可以自動進行項目的測試，還可以通過程序編輯進行數(shù)據(jù)處理，輸出最終目標(biāo)數(shù)據(jù)，很大程度上提高了測試效率和測試的可靠性。

2.2 ?總諧波畸變率和電壓波動

該實踐主要確認(rèn)雙向車載充電機逆變交流輸出的電源特性，諧波畸變和電壓波動會造成設(shè)備損耗的增加，設(shè)備過熱，加速元器件的老化等危害，降低設(shè)備的效率和利用率。現(xiàn)階段車載充電機的逆變功能主要是將電池存儲的能量逆變輸出為220 V家用交流電，以滿足車主出行使用高功率電器的用電需求，目前暫無相關(guān)國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對車載充電機逆變輸出性能進行規(guī)定，但隨著電動汽車行業(yè)的快速發(fā)展，未來電動汽車回饋電網(wǎng)廣泛應(yīng)用時，對車載充電機輸出電源質(zhì)量的測試將至關(guān)重要。

車載充電機測試系統(tǒng)可對車載充電機的諧波畸變率（電壓諧波和電流諧波）和電壓波動進行實時監(jiān)控和實時數(shù)據(jù)采集與記錄，并可導(dǎo)出諧波和電壓波動的變化曲線。圖1、圖2分別是電壓總諧波畸變率和電壓波動隨時間變化的曲線，測試系統(tǒng)設(shè)置的數(shù)據(jù)更新率0.5 s。模擬測試過程中，車載充電機輸出連接阻性負(fù)載，負(fù)載電流5 A。從圖2中可以看出車載充電機的輸出交流電壓總諧波畸變率<2.5%，滿足公共電網(wǎng)電壓總諧波畸變率≤5%的要求。電壓輸出218V左右，與標(biāo)準(zhǔn)值220 V的偏差不足1%，電壓波動范圍小于<1 V，滿足設(shè)備正常和安全使用的要求。

3 ?結(jié)語

本文對車載充電機自動化測試系統(tǒng)的基本原理和功能進行了簡單介紹，通過對單向車載充電機輸出性能的測試，驗證了車載充電機測試系統(tǒng)的實用性。同時考慮了未來車載充電機可能的發(fā)展方向，針對雙向車載充電機進行了車載充電機逆變輸出性能的測試與驗證。通過車載充電機自動化測試系統(tǒng)可簡化測試流程，提高數(shù)據(jù)處理能力，大幅提高測試效率和測試的可靠性，滿足實驗室日益增長的自動化測試需求。

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