直流充电桩均流检测系统的研究

韩洪豆

摘要：随着经济和科技水平的快速发展，电动汽车充电桩作为电动汽车发展的重要环节之一，必须与电动汽车协同发展。但是对于充电桩的检测一般是围绕充电桩整体输出电气性能，其内部电源模块之间的协作性能出厂后无法得到长期保证；并且大功率输出充电桩的电源模块在长期不均流情况下工作，会导致并联运行的某个模块长期过载而烧坏，影响整体输出。因此，急需在原有的充电桩检测系统中添加一个充电桩电源模块均流不平衡度自检系统，以解决上述问题。

关键词：电源检测；充电桩；均流

引言

随着电动汽车的普及，商用直流充电桩被要求有更广泛的适应性；大力发展电动汽车是国家的政策，与之配套的充电设施也正在大规模建设。电动汽车的充电设施分为交流充电桩和直流非车载充电机等，一般统称充电桩。针对充电桩开展各项检测工作也是各级质检、计量、科研机构关注的热点。充电桩检测一般分为实验室检测和现场检测，

1电源模块均流基本要求

电动汽车直流充电桩需要若干台开关电源并联运行，以满足负载功率的需要。对于多个开关电源模块的并联系统存在一个关键的问题，即模块之间的电流平均分配问题。针对上述问题提出基本要求如下：1）系统中的所有模块电源外特性需一致，均流误差通常规定为不超过5%；2）采用冗余供电系统以保证任一电源模块损坏或者过流保护停止工作时，负载可以从备用模块中获得足够的能量；3）各个模块承受的电流自动均流，为提高系统的可靠性，尽可能不增加外部均流控制措施，减少均流失败的因素；4）当输入电压或者负载电流发生变化时，应能保持输出电压的稳定，并使系统具有良好的负载响应特性，在负载突变时不造成电流严重分配不均而停机。

2充电设施现场检测

2.1现场检测的配置

现场检测设备一般分为车载式移动检测设备和便携式测试仪2种，两者各有特点。介绍了一种直流充电桩检测车，该检测车可以对直流充电桩安装前后进行控制兼容性和通信兼容性测试，有效地提升了直流充电桩供电可靠性。移动检测车的组成与实验室检测系统类似，不再赘述。其中，2种系统的不同在于移动检测车的测试功率要小于实验室系统，同时车载系统的设计也要求满足轻便、可移动、抗震性能好等要求。本文对便携式充电桩测试仪进行说明。便携式充电桩测试仪包含便携式交流充电桩测试仪和便携式直流充电机测试仪。测试仪与实验室和车载系统相比。主要区别是：1）高度集成，用数据采集卡代替了示波器和功率分析仪等。2）体积小，便于携带。3）可以开展的检测项目比实验室检测系统所开展的要少。能够测试互操作和协议一致性的全部内容，以及电气性能的部分不需要输入电源和全功率的内容。

2.2均流检测软件设计

充电桩均流检测的整个过程，主要是通过通信模块中BMS模拟软件模拟电动汽车BMS信号和充电桩相互收发报文进行充电状态控制。同时对电阻负载进行调阻配合检测。工控机能够以数据形式把充电过程中的检测电量数据在界面上显示并且储存。

2.3检测系统硬件设计

控负载是测试系统的关键设备，用于模拟充电桩的各种负载状态，由继电器控制卡和多路功率电阻组合而成，继电器控制卡型号为ZQWL－IO－1BNRA8-1，支持RS－485通信，通道数为8，各通道的额定工作电流10A；功率电阻为大功率铝壳石英电阻。继电器控制卡由USB－RS485转换器连接至工控机。其中，端子1和2为继电器控制卡＋24V供电端口，端子19和端子20为RS－485通信端口，端子23-46为8路继电器的接线端口，功率电阻接于各继电器常开端子和充电桩输出负极DS－之间，充电桩的输出正极接于各继电器的公共端，各功率电阻之间为并联结构。

2.4检测系统测控软件设计

软件主界面包括：物理接口电气状态信息、模拟ＢＭＳ基本信息及设定、模拟ＢＭＳ充电需求及状态信息、模拟ＢＭＳ充电控制及统计信息、被测充电桩信息、通信信息显示窗口；其中，在充电需求及状态标签页中，操作者可以实时调整充电模式、充电电压需求、充电电流需求，以测试被测充电桩的动态响应和输出电参数的精确度；在充电控制及统计标签中，则提供了单体电池电压超限、单体电池温度超限、绝缘故障、连接器故障和人工中止充电等功能模拟测试按钮，用于测试充电桩对各类充电异常情况的响应。

结语

当前电动汽车及充电设施行业处于高速发展时期，标准趋于完善。但是由于充电设施自身的问题导致电动汽车充电兼容性差、无法充电甚至发生事故、用户体验不好等一系列问题。为了更好地解决充电桩的问题，避免充电设施与车辆充电不兼容而造成的巨大社会资源浪费，要对充电设施开展详细的检测。本文根据充电桩检测的最新国家标准，搭建了交流充电桩和非车载充电机检测平台。尤其是针对现场移动式测试需求，提出一种便携式充电桩测试仪。具有高度集成、功能丰富、方便现场测试等特点。由于充电设施接口复杂，检测项目较多，导致检测时间较长，从而严重影响了检测效率。考虑到充电设施的数量高达几百万台，下一步的工作重点应该是缩短检测时间，提高检测效率，这就需要标准机构、生产厂家、检测机构和检测设备提供厂家共同努力了。

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