新能源发展背景下直流充电桩检测装置设计与研究
范秩玮 张俊淦 刘骐豪
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范秩玮 张俊淦 刘骐豪,. 新能源发展背景下直流充电桩检测装置设计与研究[J]. 能源学报,2023.3. DOI:10.12721/ccn.2023.157263.
摘要:
现今时期是能源转型的关键时期,我国多地将发展新能源作为重点任务,明确了新能源装机目标。直流充电桩是新能源发展的重要内容,具有功率大、充电时间短的特点,可以在一定程度上缓解燃油汽车对环境的污染程度。但是,现有直流充电桩检测系统的检测能力无法满足直流充电桩功率等级要求。因此,研究直流充电桩检测装置具有非常突出的现实意义。
关键词: 新能源直流充电桩检测装置
DOI:10.12721/ccn.2023.157263
基金资助:

引言

在电动汽车产业中,充电桩是非常关键、重要的组成部分,国家对其非常关注与重视。近几年来,出台多个指导性的文件,以此来促进充电设施更好的发展、更快建设。但是随着电动汽车行业在不断发展,充电设施也面临着较多的问题,例如:出现的故障问题较多,导致无法顺利充电或者是因为历史等各种原因,新、旧两种标准的充电设施不能够满足所有的车型等。所以,有必要针对电动汽车充电桩检测技术展开深入分析和研究,并加大对产品规范的力度,帮助行业更好地发展。

1.电动汽车充电桩检验技术

如今,我国电动汽车充电桩检验标准还不是特别完善,所以存在不科学问题,对最终的检测结果产生较大影响,因此,相关部门需对充电桩设备现场检验工作加强关注与重视,第一时间发现设备安装不科学等问题,降低和减少危险因素发生的可能和概率,并且对充电桩设备展开专业检修,保证充电桩在使用的过程当中,不会受到任何因素的影响,可以真正实现有序和顺利地运行,并提升电动汽车和电网运行的安全,促进充电桩向着规模化的方向所发展和前进,也为电动汽车充电技术更好发展提供帮助与支持。此外,充电桩检验技术的合理使用,还能够快速的发现电池发生的问题与故障,降低充电桩发生问题的可能性,延长充电桩使用的时间,还有节约能源消耗等作用。对于充电桩原理分析,发现其由两部分共同组合而成,即:交流充电桩以及直流充电桩。直流充电桩主要通过电动汽车的电池管理系统将自己的作用全部发挥出来,通信与直流充电接口,对动力电池以直接式的方式进行充电;而交流充电桩主要是在电动汽车交流充电接口的应用之下,借用车载充电机展开充电。两种设施在检测设备以方法上面有着很大的差异,检测系统能够准确测试直流非车载充电、交流充电桩的互操作性等。对安全性技术进行分析,其主要内容主要包括,(1)充电桩一致性的充电操作技术检测等。不断创新充电桩自动检测,在提高汽车以及充电桩充电安全水平等方面都有着非常明显的作用,还可以有效降低试验场设备以及各个方面的影响因素。(2)应用光伏发电装置。通过对装置搭载电源应进行分析,发现稳定性与安全性等特点是非常关键且重要的,在汽车外端检验工作展开期间,可以将单晶光伏发电太阳能电池板应用在试验设备电源当中,这样不仅可以对实际操作过程进行优化与更新,即使无法与现场试验电源进行连接,依旧可以保证实验有序、顺利的展开。

2.电动汽车充电桩检测技术的应用

2.1检测系统构成

电动汽车充电桩的检测系统可分为功率模块、测试模块、评估模块三个部分。功率模块由电池模拟负载、被检测充电桩组成,能够完成电阻、电子、馈能负载的检测,检测人员可选用直接手动操作的方法,也可进行远程控制。测试模块由显示器、传感器、测试仪等组成,可用来对充电桩的序列加以检测,以对比预测电量、实际输出的方法,可将相关数据反馈给检测人员,使具体的检测方案得到改进等,能够直接、精准地判断发生问题的实际位置。在评估模块中,关键在于控制元件,能够确保检测结果的真实性和准确性,达成一体化结构管理的目标。检测系统涵盖了五项装置,可用来满足标准规范中对于控制引导、安全方面、充电输出等对于检测项目提出的要求。①车辆控制器模拟盒中,包括BMS模拟软件、车辆模拟电路、充电枪接口,主要负责形成车辆与充电桩间的导引电路,对车辆BMS系统进行模拟,将有关信号传输到检测系统的其他元件中。②测试仪器中,由测量与录波设备构成,能够对充电桩的开关量、电气量等信息加以采集。③电池模拟装置能够按照检测工作开展时的负载大小进行控制,采用阻性或电子负载的方式,能够对内部电压、电流加以调节,且电压元件还可模拟电池在不同情况下的电压值等。④低压辅助电源,通常用来模拟车辆内的低压辅助电源。⑤主控机可用以完成操作平台的监测,显示出检测人员在工作中会出现的各种波形数据、信号状态等,具有良好的人机交互功效。整个检测系统具有智能化、自动化的特点,还有部分检测装置可进行独立连接,进行功能上的扩展,实现了充电桩按照额定功率,开展负载调节工作的目标。

2.2主要功能检测技术

为了保证电动汽车在运行的过程当中可以更加稳定与安全,还需要专业工作人员对电动汽车充电桩功能运行的状态进行全面检测,第一时间发现其中的问题,之后制定出完善的方法,将问题妥善解决。电动汽车充电桩的功能包括多个方面,其一:充电桩通信功能的检测。在充电桩工作中,按照协议系统检测其是否是按照需求展开相关操作。其二:充电桩显示功能的检查。以预先测试方式,对充电桩的实际运行状态进行模拟。例如:充电当中发生问题与故障是否及时出现预警信号,以此来反映充电运行状态。其三:充电桩输入功能的检查。充电桩在通电过程当中,需要对启动状态进行模拟,以此来检查充电桩是否处在正常运行状态中。

2.3绝缘自检测

在充电桩启动充电前检查整个充电回路绝缘性的过程中,绝缘自检测是其中的一项重要环节,整个检测中充电桩通常会发生两种故障,即开展绝缘检测和绝缘检测电压值的错误。在具体检测工作中,模拟电池的电压若在10伏以内,充电桩应该正常开展绝缘自检测工作,如果检测中具有充电桩未能按照要求启动绝缘检测的问题,则原因通常在于IMD模块的投切回路故障,或者在握手环节中,通讯报文的BHM、CHM发生了异常。但绝缘检测电压发生的错误,则会发发生于充电桩输出电压,以及握手报文的最高规定充电电压范围内。例如,充电桩电压为750伏,握手报文规定电压最大值为475伏,如果此时的充电桩仍然在750伏电压状态下开展绝缘自检测工作,便容易出现车辆过电压的危险。当该项检测工作顺利完成后,检测人员应当泄放充电回路中的电压,可用来规避充电中对电池负载产生电压冲击的风险。电压泄放中有时会发生超时现象,与泄放回路切换延时有关,需要将充电回路直流电压下降到60伏以下的时间,控制在1秒以内。

结束语

综上所述,在大力发展电力清洁能源背景下,直流充电桩功率等级不断增加,需要设计大功率充电桩检测装置,验证充电桩的性能、质量、环境适应性、耐久性是否达到标准要求。因此,设计人员可以根据电动汽车充电设备检验试验规范,规划直流充电桩检测装置框架,并进行硬件、软件的合理设计,满足直流充电桩充电输出、稳压精度等性能自动检测要求,为电动汽车充电技术的进一步发展提供依据。

参考文献

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