充电站充电桩移动检测车技术

随着国内大量电动车和充电桩的市场投入，以及电动车充电站的建设和完成，配套检测设施的完善势在必行。未来五年，我国充换电站数量要达到1.2万个，充电桩达到480万个。为贯彻落实国务院关于培育战略性新兴产业和加强节能减排工作的部署和要求，我公司在推出新能源汽车交、直流充电装置及系统的同时，研发、设计出针对充电装置及系统各项电气性能和环境安全检验项目进行测试的可移动检测车。

传统固定式检测站为保证检测设备工作性能的稳定，和高效率检测，将检测设备安装在检测站的厂房内，这也是各地迄今应用最多的检测方式，但也正是由于它被固定安装的因素，需要被检测的充电桩必须到检测站进行检测，被检充电站的分布范围通常在半径30km内较为适宜，如果超出这个范围，无论是经济效益还是社会效益都会给被检测充电桩所属单位带来负面影响。且固定检测设备存在投资大、占地面积大、适应性差、易造成资源浪费等缺点。与此相比，移动检测车具有以下的特点： 

（1）资金投入少，建设速度快。1辆安全型充电桩检测车仅需几十万元，是建设固定检测站的几分之一，并且很快可以投入使用。 

（2）组织机构设置简单，编配人员少。检测车最多配备5人，人手紧张时三四个人也可以开展工作，便于管理，开支少，检测成本低。 

（3）流动检测，机动性强。固定检测线只能固定在一地一处等被检测充电装置上线检测，而检测车由于其全部检测仪器安装在车上，可以根据被检测充电站的分布情况定点和定向检测，也可以将检测车开到被检测单位进行上门服务，大大减轻了充电站单位的负担。

（4）安全性高。减少了固定充电装置的拆卸和二次安装，也预防了拆卸过程造成的设备损坏。

检测项目：

检验项目涉及基本的电气性能、绝缘性能、保护功能、环境、电磁兼容、通信规约等多个检验项目。

移动式载具实现各类电动汽车的模拟和参数测试，通过软件控制，并分析采集电参数，生成测试报告。只要把车开到现场，就可以实现对电动汽车充电站的各类设备的检测。下图为产品外观示意图。
 

技术方案

技术方案

充电站充电桩移动检测车（以下称本测试车）由整车部分，电源部分和控制部分三部分组成。整车部分为方便检测操作采用侧开和后开门形式，内部驾驶区与操作人员工作休息区隔离；车内配备两台测试电源为测试设备和系统提供电源；测试台通过工业计算机，配合高速IO与数据采集卡作为控制核心，控制软件采用LabVIEW，可通过触摸屏完成所有操作，试验过程中，可实时动态显示各项电气性能参数和试验曲线，并进行数据处理分析，试验结果可自动保存，试验结束后可重新调出试验曲线，通过曲线遍历重现试验过程，或进行曲线比较、曲线放大。设备电气元件均采用合资或国产一线品牌产品，机械结构设计先进可靠，可充分满足用户生产要求。测试过程如下图

 

 

整车部分

测试车遵循 “机动灵活、安全可靠、高效实用、节能环保、舒适便捷”的设计要求，在豪华客车的基础上，将现代通讯技术、网络技术、微电子技术、车载供配电技术以及视频监控、照明、移动办公会议等各种技术有机结合，充分利用微波通讯、公网通讯各种通讯手段，互相补充、互相结合，构成多手段、多路由的通讯网络，为现场检测设备及系统提供保障。下图为设备框架示意图。测试车内部设计成三个区域：驾驶区、操作会商区和设备、维修区。

 

 

   整车功能：

  （1）供配电功能：能够提供两种供电方式：市电输入、发电机组。发电机总功率需满足全车满负荷运行要求，供配电系统具有自动切换功能。

  （2）移动办公功能：车内配置必备的办公设施，包括会商室的会议桌，四人沙发

座椅，以及驾驶员座椅，并配备了打印、复印一体机、无线传真机笔记本电脑完成文档操作。

  （3）空气调节功能：安装了专用车载顶置空调与顶置排风扇，保证车辆内部空气冷热调节能力，并保证新鲜空气流通。

  （4）人员乘坐与上下功能 ：各类人员乘坐座椅采用符合人体曲线的汽车座椅进行改制，提高舒适性。所有操作平台考虑人员操作、乘坐、转动等空间，保证人员的头部空间、腿部空间与转动空间。

  （5）配光性能 ：充分考虑车辆内部的照明配光设计，保证操作区、会商区的照明亮度要求，同时可以根据室外光线的强弱，进行适度的车内亮度调节。 工作台光照度≮100LX ；会商区光照度≮40LX。

  （6）防火功能：车内配备沙发下方箱体侧面安装烟雾报警器一个，顶部安装CO报警器一个。  车内配有2公斤泡沫灭火器1个，2公斤干粉灭火器1个。

  （7）车后部设备配备区

      (a)车载式超静音水冷柴油发电机组，并对发电机组进行隔热，隔音，电磁屏蔽处理。 

       (b)车后部设备区安装单轴四个电缆盘。使用12v直流电机传动，带离合器和锁定装置。配备前侧手摇杆，可手动收线。 

      (c)后部设备舱在左侧地板下方外接防暴防水电缆插座，该插座可以在不使用线缆盘的情况下直接连接使用，插座有插头直接与配电箱连接。

  （8）车内布局、导线与线缆选择、滤波与接地等方面的要求符合GJB 219B与其他规范的要求。    
 

电源部分 

电源部分为充电桩电气性能检测、电池系统的测试与评估和动力设备发动和测试提供动力源。

电动车动力来源于储存在蓄电池里的电能驱动直流电机对外做功，所以蓄电池和和电机是电动汽车的主要构成部分和重要指标。为了能适应和满足新能源领域电动汽车电机和试验的各项要求，必须要求对所供直流电电源设备在能提供稳定、高质量所需直流电以保证电动汽车电机正常运行的同时，还要能对在模拟电动汽车制动时电机放电回馈的电能、堵转或超速时电机馈能进行自动吸收并消耗或反馈到电网中以确保在这些工况下工作时电源设备、电机控制器、电机的安全，即电源设备必须实现双向功能。 双向可编程直流电源系列正是根据这样的要求而专门设计的一款带输出能量矢量回馈吸收的电动汽车专用电源。该电源完全可以模拟蓄电池对电动汽车电机控制器进行多种功能的试验，自动吸收或反馈输送到电网上的各工况工作时的电机馈能（选配：实现市电与电能反馈的持续转换），对电源设备、控制器、电机进行非常好的保护，以确保在各种工况工作时的安全。以下为测试电源原理图及示意图
 

控制部分

测试台通过西门子公司工业计算机，配合NI公司高速IO与数据采集卡作为控制核心，控制软件采用NI公司LabVIEW，可通过触摸屏完成所有操作，试验过程中，可实时动态显示各项电气性能参数和试验曲线，并进行数据处理分析，试验结果可自动保存，试验结束后可重新调出试验曲线，通过曲线遍历重现试验过程，或进行曲线比较、曲线放大。下图为测试台示意图。

 

1、电动车充电桩检测车性能

（1）充电桩特性测试设备的基本构成包括：交流自动调压单元、测试负载单元、参数测试单元、控制系统单元、电气接口、通讯接口、调压输入电流、调压输出电缆、设备电源线、RS-232通讯线等；

（2）充电桩特性测试设备的测试项目：稳压精度测量、稳流精度测量、限压特性实验、限流特性实验、纹波系数测量、直流电流输出误差测量、直流电压输出误差测、充电桩功率、效率测量、功率因数测量；

（3）测试设备具备参数显示功能，能够显示工作状态、交流电压值、交流电流值、直流电压值、直流电流、电压波形、电流波形，测量值，并具备故障显示和报警功能；

（4）以工控计算机作为设备的操作单元，能够实现参数设置、数据测量和生成报告等功能，界面直观，操作简单，存储采用高速硬盘；

（5）设备的工控机操作系统要求：Windows XP操作系统，内存不低于1G，19寸彩色液晶屏，全中文图形操作界面，操作界面清晰、操作简单方便；

（6）附件：带有鼠标、键盘、操作台；

（7）数据测试采集部分要求：高速采集卡，采用采样频率要求不低于150M；具备PASS/FAIL Check功能,处理速度快，精度高、抗干扰能力强；

（8）带有手动和自动测试模式，自动模式可以根据编好的程序自动进行多点测试；

（9）可以设定多个测试流程，流程包括：充电桩输入电压点、充电桩输出电压点、充电桩输出电流点、测试负载电流点等，在自动测试模式下，根据用户选择的流程自动进行测试；

（10）交流自动调压能根据测试要求调整充电桩的电网输入电压，电压在85%-115%连续可调，自动恒压；

（11）负载采用新型功耗组件，功率密度高，散热性能好；在规定电压范围内实现电流连续可调；

（12）测试完成自动生成WORD格式的测试报告，可以直接保存到工控机硬盘里，并可以直接通过U盘存储；

（13）配备装用PC机版本分析管理软件，可以对设备进行控制、显示各项数据和波形图、自动生成、存储、编辑打印测试报告；

（14）检测设备应具备判断连接器、电缆是否正确连接的功能；当检测设备与被测充电桩正确连接后，调压及负载才能允许启动调压和放电过程。当测试设备测到与被测充电桩的连接不正常时，必须立即停止调压或放电。

（15）测试设备本身的安全性能要求满足国标要求，安全防护等级满足IP32，并增设漏电保护、过流保护、过温、短路保护等安全保护功能。

2、各参数的测试项目及测试方法

（1）稳流精度、稳压精度及纹波系数实验

（a）稳流精度测量 稳压精度和稳流精度计算

电流稳定精度测试功能测试原理:按照DL/T 459-2000《电力系统直流电源柜定货技术条件》规定，充电浮充电在浮充电（稳流）状态下，交流输出电压在其额定值的+15%、－10%的范围内变化，输出电压在充电电压调节范围内变化，输出电流在其额定值的20－100％范围内变化任一数值上保持稳定，其稳流精度符合表一内规定。

   公式：δI=（IM-IZ）/IZ

   式中：δI――稳流精度； IM――输出电流波动极限值；IZ――交流输入电压为额定值且充电电压在调整范围内的中间值时，充电电流测量值。

测试方法：在“电流稳定精度参数设置”界面中设置直流电流整定值、充电电压、负载电流、稳流精度等参数，按开始键，装置自动按程序进行测试，并将测试结果显示在界面上。下图为测试界面示意图。

 

 

 

（b）稳压精度测量

测试原理：按照DL/T459-2000《电力系统直流电源柜定货技术条件》规定，充电浮充电装置在浮充电(稳压)状态下，交流输出电压在其额定值的+15%、－10%的范围内变化，输出电流在其额定值的0－100％范围内变化，输出电压在其浮充电压调节范围的任一数值上保持稳定，其稳压精度应符合表1内规定

 

充电浮充电装置类别 项目名称	磁放大型	相控型		高频开关电源型
		I	II
稳压精度	≤±5%	≤±0.5%	≤±1%	≤±0.5%
稳流精度	≤±2%	≤±1%	≤±2%	≤±1%
纹波系精度	≤1%	≤1%	≤±1%	≤0.5%
注：I、II表示浮充电装置的精度分类

（表1）

稳压精度计算公式：δU=(UM-UZ)/UZ，

式中：δU——稳压精度，UM——输出电压波动极限值，UZ——输出电压整定值。

（c）纹波系数测量

按照DL/T459-2000《电力系统直流电源柜定货技术条件》规定，充电浮充电装置在浮充电(稳压)状态下，交流输出电压在其额定值的+15%、－10%的范围内变化，输出电流在其额定值的0－100％范围内变化，输出电压在其浮充电电压调节范围的任一数值上，测得负载电阻两端的纹波系数均应符合表1内规定。

波纹系数计算公式：Xpp=Upp/Udc

式中：Xpp――纹波峰值系数，Upp――输出电压交流峰值，即纹波峰值，Udc――直流输出电压平均值

测试方法:在“电压稳定精度参数设置”界面中设置负载电流、直流整定电压、稳压精度规定值、纹波系统规定值等参数，按开始键，装置自动按程序进行测试，并将测试结果显示在界面上。下图为稳压波纹测试界面示意图。

 

 

（d）直流电流输出误差测量

充电装置在恒流充电状态下，充电电流设定在标准规定的整定范围内，交流输入电压为额定值，调整充电电压在标准规定的变化范围内的中间值，分别测量充电电流值IZ。

按公式：△I=IZ-IZ0，计算误差。

式中：△I——电流整定误差；IZ ——交流输入电压为额定值且充电电压在调整范围内的中间值时，充电电流测量值；IZ0——充电电流的设定值。

（e）直流电压输出误差测量

充电装置在稳压状态下，直流输出电压设定在标准规定的整定范围内，交流输入电压为额定值，调整负载电流为50%额定值，分别测量其充电装置的输出电压UZ。按公式：△U=UZ-UZ0，计算误差。

   式中：△U——电压整定误差；UZ——交流输入电压为额定值且负载电流为50%的额定电流时，输出电压测量值；UZ0——输出电压的设定值。

（f）限压特性实验

充电装置在恒流充电状态下运行，调整负载电阻，使直流输出电压增加，当输出电压超过限压整定值时，应能自动限制输出直流电压的增加。

（g）限流特性实验

充电装置在稳压状态下运行，调整负载电阻，使输出电流逐渐上升而超过限流整定值，充电装置将自动限制直流输出电流。当输出电流减小到限制电流以下时，能自动恢复工作。

（2）效率及功率因数测量

（a）效率η

充电装置的交流额定输入功率与直流输出功率之比。按以下公式计算：

η= WD/WA×100%

式中：η -效率， WD -直流输出功率，WA -交流输入功率。

（b）功率因数

  用功率因数表直接测即可。这样测量到的瞬时功率因数值。cosφ=P/S

（3）均流及均流不平衡度

采用同型号同参数的高频开关电源模块整流器，以（N+1）或（N+2）多块并联方式运行，为使每一个模块都能均匀地承担总的负荷电流，称为均流。模块间负荷电流的差异，叫均流不平衡度。按以下公式计算：β= I-IP  IN ×100%

式中：β -均流不平衡； I -实测模块输出电流的极限值；IP -N个工作模块输出电流的平均值；IN -模块的额定电流值。