论文部分内容阅读
摘要：目前，随着能源及环境问题的日益严峻，以及充电桩及电池技术的快速发展和制造成本的持续下降，电动汽车产业发展迅速。所以有必要研究和探讨有关电动车充电桩现场检测技术的相关内容。
关键词：电动汽车充电桩；现场检测技术；研究
1、充电桩的相关问题分析
一是充电桩故障频繁，根据现场调研，主要存在无法充电或者充电过程中频繁中断的问题，用户体验较差；二是充电桩新旧标准执行混乱，无法兼容所有车型；三是由于质量参差不齐，存在较大安全隐患。因此，在电动汽车市场推广初见成效的同时，开展电动汽车充电桩现场检测势在必行。
2、充电桩检测需求分析
电动汽车充电桩的现场检测是提升电动汽车充电设备整体性能的重要方法。对电动汽车充电设备的现场检测有利于提高电动汽车充电业务技术水平，有利于促进电动汽车及充电设施的产业化进程。因此，我国目前所研发的电动汽车充电设备具有现场检测的需求。现场检测方法的主要目的是测试充电桩输出的电压、电流、频率、功率等数据是否符合要求，是否具备控制、数据采集与处理、数据通信等功能。本文通过对新能源汽车行业相关技术标准的研究，在充电桩试验鉴定检测的关键核心技术和充电站的入网检测方面取得新进展，突破了电动汽车充电桩检测的技术瓶颈，为新能源汽车行业的发展提供有利技术保障。充电桩作为电动汽车的主要充电设备，其安全性和可靠性直接关系到电动汽车的可靠运行与全面推广。因此，充电桩的安全性与可靠性的测试就至关重要。目前，充电桩在测试过程中通常采用实际环境测试法，也就是通过一个与充电桩配套的功率相对应的物理电池对充电桩特性进行测试，这样的测试方法存在如下弊端：无法在测试过程中对充电桩的工作情况进行实时判断，无法准确测试充电机输出情况，无法准确的获得测试结果，无法快速进行重复测试，测试效率低，测试成本较高。
3、电动汽车充电桩现场检测
3.1外观和结构检查
外壳外表面应具有永久性铭牌，在相应位置具有接线、接地及安全标志并符合国家标准要求，电动汽车充电桩要求具有一定的防护等级，没有严重积尘和锈蚀；充电桩的结构上满足绝缘指标，并能有效防止触电风险。电动汽车充电桩环境条件、电源要求、耐环境性能、电击防护、电气间隙和爬电距离、电气绝缘性能、电磁兼容性能、平均故障间隔时间等性能验收测试由经国家权威部门认可的检验检测机构进行，并出具的检验报告或者型式试验报告。充电桩必须具备明确的接地标志及醒目的安全警告标志。电动汽车充电桩的桩体需完整无损，对于有明显裂缝、凹凸痕、毛刺或者镀层脱落的充电桩，应及时予以更换，充电桩的标识牌文字、符号应清晰，充电桩各类接线应符合布线规范，充电桩外必须配备具备急停功能的急停按钮，以备出现电路或设备故障时可及时有效切断电源，防止意外发生。
3.2功能检测
3.2.1指示灯与指示器
指示灯和指示器能够正常工作，并能显示工作状态：电动汽车充电桩应具有运行灯、充电指示灯、故障灯，当电动汽车桩体处于正常通电运行状态时，充电桩的运行灯亮，充电桩停止充电，桩的运行灯灭。按电动汽车充电桩充电流程进入充电状态时，电动汽车充电桩运行灯和充电指示灯亮；电动汽车充电桩充电结束时，电动汽车充电桩运行灯亮，电动汽车充电桩充电指示灯灭；当充电桩通电运行状态下出现过压或过流等异常故障时，电动汽车充电桩运行灯亮，故障灯亮（闪烁）；电动汽车充电桩故障恢复时，充电桩的运行灯亮，并且故障灯熄灭。显示屏可显示电池类型、充电电压、充电电流、已充电时间、计量信息；电池单体最高/最低电压；故障及报警信息、人工输入信息；在出现故障时应有相应的提示信息。
3.2.2自动与手动设定功能
依据BMS提供的数据能动态调整充电参数、执行相应动作，完成充电过程。可手动设置充电方式、充电电压、充电电流等参数，根据设定参数执行相应操作，完成充电过程。采用手动设定方式时，应具有明确的操作指示信息。具有实现外部手动控制的输入设备，能对参数进行设定。
3.2.3输出限压与限流功能
在恒流状态下运行时，当输出直流电压超过限压整定值时，能自动限制其输出电压的增加，转换为恒压充电。在恒压状态下运行时，当输出直流电流超过限流整定值时，应能自动限制其输出电流的增加，转换为限流状态。
3.2.4电气连接检测
正常状态下的电动汽车充电桩控制导引电路振荡器实时发出脉冲宽度调制波形，当电动汽车充电桩充电插头与充电桩供电插座正常连接，充电桩在准备充电过程中，电动汽车充电桩控制导引电路持续工作，当检测点脉冲宽度调制波形正电压减半，并且此减半状态维持两秒后，电动汽车充电桩确认控制导引电路闭环，完成识别车辆正确连接，允许对电动汽车进行充电。当控制导引线回路出现断点，检测点的电压发生改变，电动汽车充电桩则中断对电动汽车的充电过程。
3.2.5充电负荷控制信号检测
充电桩要求具备接收上层管理系统的负荷控制指令的功能，实时调制振荡信号的占空比，电动汽车接收到占空比判断信号，电动汽车车载充电机设置到相應功率、电压、电流工作状态，并调整车载充电机的运行功率。当电动汽车没有连接时，电动汽车充电桩控制导引线检测点脉冲宽度调制波形正电压标称值12V，确认电动汽车与充电桩连接后，检测点正电压标称值变为6V，高速公路电动汽车充电桩完成充电准备。
4、结束语
总而言之，随着我国规模化电动汽车的快速发展，电动汽车充电设施也将规模化部署、建设、投运，大量电动汽车充电站的建设与投运，电动汽车充电桩的现场运维检测需求急剧增大，本文分析了电动汽车充电桩的相关问题，并且也对充电桩检测需求进行了分析，同时探讨了电动汽车充电桩的现场检测，解决了目前现场检测服务能力不足的问题，可以保证用户及提供充电桩者的利益，为电动汽车充电设施的验收测试提供了技术支撑，对于大规模普及充电桩有着重大意义。
参考文献：
[1]王涛，张东华，贺智轶，等.电动汽车充电桩的控制系统研究与设计[J].湖北电力，2011，35（1）：11-12.
[2]周志敏，纪爱华，等.电动汽车充电桩（站）设计与施工[M].中国电力出版社，2016.
[3]韩统一，张华栋，黄德旭，等.一种电动汽车充电设施移动式集成测试方法[J].电气技术，2017，（3）：117-119.
（作者单位：国网青海省电力公司电力科学研究院）
蔡永梅（1990.4-），女，青海湟中人，青海大学电气工程及其自动化学士，研究方向：电能计量标准及量值传递，邮编：810016。
马创（1990.11-），男，青海西宁人，四川大学电气工程及其自动化学士，研究方向：电能计量装置现场检测，邮编：810008。
关键词：电动汽车充电桩；现场检测技术；研究
1、充电桩的相关问题分析
一是充电桩故障频繁，根据现场调研，主要存在无法充电或者充电过程中频繁中断的问题，用户体验较差；二是充电桩新旧标准执行混乱，无法兼容所有车型；三是由于质量参差不齐，存在较大安全隐患。因此，在电动汽车市场推广初见成效的同时，开展电动汽车充电桩现场检测势在必行。
2、充电桩检测需求分析
电动汽车充电桩的现场检测是提升电动汽车充电设备整体性能的重要方法。对电动汽车充电设备的现场检测有利于提高电动汽车充电业务技术水平，有利于促进电动汽车及充电设施的产业化进程。因此，我国目前所研发的电动汽车充电设备具有现场检测的需求。现场检测方法的主要目的是测试充电桩输出的电压、电流、频率、功率等数据是否符合要求，是否具备控制、数据采集与处理、数据通信等功能。本文通过对新能源汽车行业相关技术标准的研究，在充电桩试验鉴定检测的关键核心技术和充电站的入网检测方面取得新进展，突破了电动汽车充电桩检测的技术瓶颈，为新能源汽车行业的发展提供有利技术保障。充电桩作为电动汽车的主要充电设备，其安全性和可靠性直接关系到电动汽车的可靠运行与全面推广。因此，充电桩的安全性与可靠性的测试就至关重要。目前，充电桩在测试过程中通常采用实际环境测试法，也就是通过一个与充电桩配套的功率相对应的物理电池对充电桩特性进行测试，这样的测试方法存在如下弊端：无法在测试过程中对充电桩的工作情况进行实时判断，无法准确测试充电机输出情况，无法准确的获得测试结果，无法快速进行重复测试，测试效率低，测试成本较高。
3、电动汽车充电桩现场检测
3.1外观和结构检查
外壳外表面应具有永久性铭牌，在相应位置具有接线、接地及安全标志并符合国家标准要求，电动汽车充电桩要求具有一定的防护等级，没有严重积尘和锈蚀；充电桩的结构上满足绝缘指标，并能有效防止触电风险。电动汽车充电桩环境条件、电源要求、耐环境性能、电击防护、电气间隙和爬电距离、电气绝缘性能、电磁兼容性能、平均故障间隔时间等性能验收测试由经国家权威部门认可的检验检测机构进行，并出具的检验报告或者型式试验报告。充电桩必须具备明确的接地标志及醒目的安全警告标志。电动汽车充电桩的桩体需完整无损，对于有明显裂缝、凹凸痕、毛刺或者镀层脱落的充电桩，应及时予以更换，充电桩的标识牌文字、符号应清晰，充电桩各类接线应符合布线规范，充电桩外必须配备具备急停功能的急停按钮，以备出现电路或设备故障时可及时有效切断电源，防止意外发生。
3.2功能检测
3.2.1指示灯与指示器
指示灯和指示器能够正常工作，并能显示工作状态：电动汽车充电桩应具有运行灯、充电指示灯、故障灯，当电动汽车桩体处于正常通电运行状态时，充电桩的运行灯亮，充电桩停止充电，桩的运行灯灭。按电动汽车充电桩充电流程进入充电状态时，电动汽车充电桩运行灯和充电指示灯亮；电动汽车充电桩充电结束时，电动汽车充电桩运行灯亮，电动汽车充电桩充电指示灯灭；当充电桩通电运行状态下出现过压或过流等异常故障时，电动汽车充电桩运行灯亮，故障灯亮（闪烁）；电动汽车充电桩故障恢复时，充电桩的运行灯亮，并且故障灯熄灭。显示屏可显示电池类型、充电电压、充电电流、已充电时间、计量信息；电池单体最高/最低电压；故障及报警信息、人工输入信息；在出现故障时应有相应的提示信息。
3.2.2自动与手动设定功能
依据BMS提供的数据能动态调整充电参数、执行相应动作，完成充电过程。可手动设置充电方式、充电电压、充电电流等参数，根据设定参数执行相应操作，完成充电过程。采用手动设定方式时，应具有明确的操作指示信息。具有实现外部手动控制的输入设备，能对参数进行设定。
3.2.3输出限压与限流功能
在恒流状态下运行时，当输出直流电压超过限压整定值时，能自动限制其输出电压的增加，转换为恒压充电。在恒压状态下运行时，当输出直流电流超过限流整定值时，应能自动限制其输出电流的增加，转换为限流状态。
3.2.4电气连接检测
正常状态下的电动汽车充电桩控制导引电路振荡器实时发出脉冲宽度调制波形，当电动汽车充电桩充电插头与充电桩供电插座正常连接，充电桩在准备充电过程中，电动汽车充电桩控制导引电路持续工作，当检测点脉冲宽度调制波形正电压减半，并且此减半状态维持两秒后，电动汽车充电桩确认控制导引电路闭环，完成识别车辆正确连接，允许对电动汽车进行充电。当控制导引线回路出现断点，检测点的电压发生改变，电动汽车充电桩则中断对电动汽车的充电过程。
3.2.5充电负荷控制信号检测
充电桩要求具备接收上层管理系统的负荷控制指令的功能，实时调制振荡信号的占空比，电动汽车接收到占空比判断信号，电动汽车车载充电机设置到相應功率、电压、电流工作状态，并调整车载充电机的运行功率。当电动汽车没有连接时，电动汽车充电桩控制导引线检测点脉冲宽度调制波形正电压标称值12V，确认电动汽车与充电桩连接后，检测点正电压标称值变为6V，高速公路电动汽车充电桩完成充电准备。
4、结束语
总而言之，随着我国规模化电动汽车的快速发展，电动汽车充电设施也将规模化部署、建设、投运，大量电动汽车充电站的建设与投运，电动汽车充电桩的现场运维检测需求急剧增大，本文分析了电动汽车充电桩的相关问题，并且也对充电桩检测需求进行了分析，同时探讨了电动汽车充电桩的现场检测，解决了目前现场检测服务能力不足的问题，可以保证用户及提供充电桩者的利益，为电动汽车充电设施的验收测试提供了技术支撑，对于大规模普及充电桩有着重大意义。
参考文献：
[1]王涛，张东华，贺智轶，等.电动汽车充电桩的控制系统研究与设计[J].湖北电力，2011，35（1）：11-12.
[2]周志敏，纪爱华，等.电动汽车充电桩（站）设计与施工[M].中国电力出版社，2016.
[3]韩统一，张华栋，黄德旭，等.一种电动汽车充电设施移动式集成测试方法[J].电气技术，2017，（3）：117-119.
（作者单位：国网青海省电力公司电力科学研究院）
蔡永梅（1990.4-），女，青海湟中人，青海大学电气工程及其自动化学士，研究方向：电能计量标准及量值传递，邮编：810016。
马创（1990.11-），男，青海西宁人，四川大学电气工程及其自动化学士，研究方向：电能计量装置现场检测，邮编：810008。