一種電動汽車充電機充電控制響應時間測試系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電動汽車充電機充電控制響應時間測試系統(tǒng)及方法，測試系統(tǒng)包括直流電源、直流負載、蓄電池管理模擬系統(tǒng)、示波器、主控機，其中直流電源和直流負載用于模擬電動汽車用蓄電池組的特性，蓄電池管理模擬系統(tǒng)用于模擬電動汽車內(nèi)蓄電池管理系統(tǒng)，與被測充電機控制系統(tǒng)進行通信和交換通信數(shù)據(jù)，示波器用于對充電機輸出的充電電流及其與電動汽車之間的通信報文同時記錄，然后計算充電機充電控制響應時間。采用本發(fā)明，能夠客觀精確測量電動汽車充電機充電控制響應時間，克服人為因素的影響，測試結果更科學并能準確地反映充電機的響應能力和輸出性能，為客觀評估充電機與電動汽車之間兼容互聯(lián)互通性提供數(shù)據(jù)支撐。
【專利說明】-種電動汽車充電機充電控制響應時間測試系統(tǒng)及方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于電動汽車充電機充電性能測試【技術領域】，特別是涉及一種電動汽車充 電機充電控制響應時間測試系統(tǒng)及方法。

【背景技術】
[0002] 電動汽車充電基礎設施是電動汽車發(fā)展的重要基礎，也是電網(wǎng)建設的有機組成部 分。充電設施標準化工作不僅能促進電動汽車的規(guī)模發(fā)展，還能對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行起 到非常重要的作用。電動汽車用戶在選擇充電時，最為直接的手段就是通過車內(nèi)蓄電池管 理系統(tǒng)對充電狀態(tài)進行監(jiān)測和控制。在充電過程中，會出現(xiàn)充電機對充電控制命令并不能 立即響應，或者輸出電流并不能完全滿足用戶的要求。目前尚沒有對電動汽車與充電設備 之間互聯(lián)互通兼容性、應答響應機制進行全面的分析和檢測，無法保證充電機與電動汽車 可靠地進行數(shù)據(jù)交互。
[0003] 充電控制響應時間是對電動汽車與充電機之間通信兼容性的一個重要指標，通 常大部分的測試只測量充電機實際充電控制的動作時間，如輸出電流從20A上升至50A，這 段時間跟充電模塊性能和充電策略有關，是可控的，而對于電動汽車發(fā)出控制指令至充電 機輸出響應之間的通信時延存在不確定因數(shù)。充電控制響應時間應該包括從電動汽車發(fā)出 控制指令至充電機實際輸出要求值之間的時間，該時間是直接反應充電機與電動汽車之間 交互的響應程度，然而目前尚未提出解決上述問題的技術方案。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種電動汽車充電機充電控制響應時間測試系 統(tǒng)及方法，本發(fā)明提供的方案能夠客觀精確測量充電機充電控制響應時間，克服人為因素 的影響，測試結果更科學并能準確地反映充電機的響應能力和輸出性能，并能為專業(yè)檢測 機構或電動汽車生產(chǎn)制造商提供有效檢測手段和工具。
[0005] 本發(fā)明的目的是采用下述技術方案實現(xiàn)的： 電動汽車充電機充電控制響應時間測試系統(tǒng)，包括： 直流電源：用于模擬電動汽車用蓄電池組的電壓； 直流負載：用于模擬電動汽車用蓄電池組的內(nèi)阻； 蓄電池管理模擬系統(tǒng)：用于模擬電動汽車內(nèi)蓄電池管理系統(tǒng)，并與被測充電機控制系 統(tǒng)進行通信和交換充電數(shù)據(jù)； 示波器：用于分析通信報文并計算被測充電機充電控制響應時間； 主控機：用于以人機交互的方式實現(xiàn)對測試系統(tǒng)內(nèi)設備的遠程控制和參數(shù)設置； 所述直流電源的輸入端子包括直流輸入端子正極、直流輸入端子負極，輸出端子包括 直流輸出端子正極、直流輸出端子負極；所述直流負載的輸入端子包括直流輸入端子正極、 直流輸入端子負極；所述直流輸入端子正極與被測充電機的直流輸出端子DC+連接；所述 直流輸入端子負極與被測充電機的直流輸出端子DC-連接；所述直流輸出端子正極與直流 負載的直流輸入端子正極連接；所述直流輸出端子負極與直流負載的直流輸入端子負極連 接； 所述蓄電池管理模擬系統(tǒng)的輸入端子包括通信輸入端子CANH、通信輸入端子CANL ;所 述通信輸入端子CANH與被測充電機的通信輸出端子S+連接；所述通信輸入端子CANL與被 測充電機的通信輸出端子S-連接； 所述主控機通過GPIB或者USB的方式與所述直流電源、直流負載、示波器的通信端 連接，并以人機交互的方式對所述直流電源、直流負載、示波器進行遠程參數(shù)設置和控制操 作。
[0006] 前述的被測充電機與所述蓄電池管理模擬系統(tǒng)之間的通信遵循但不限于GB/T 27930規(guī)定的通信協(xié)議。
[0007] 前述的示波器以雙路輸入方式分別監(jiān)視被測充電機充電電流，及被測充電機與所 述蓄電池管理模擬系統(tǒng)之間的通信報文。
[0008] 前述的蓄電池管理模擬系統(tǒng)置于所述主控機內(nèi)。
[0009] 電動汽車充電機充電控制響應時間測試系統(tǒng)對電動汽車充電機充電控制響應時 間進行測試的方法，測試當充電電流變化值為Λ I時充電機充電控制響應時間T，包括下述 步驟： (1) 設置所述直流電源的參數(shù)，為恒壓模式，輸出電壓，輸出電流; (2) 將所述直流電源與所述直流負載連接，調(diào)整所述直流負載的電阻參數(shù)，測量其電流 值IlMd逼近，此時所述直流電源與所述直流負載可模擬為電動汽車用蓄電池組； (3 )將被測充電機與直流電源和蓄電池管理模擬系統(tǒng)連接，啟動被測充電機正常充電， 通過所述蓄電池管理模擬系統(tǒng)向被測充電機發(fā)送充電需求報文1，為恒流充電，充電電壓 ^charger? 充電電流I chargerl ? (4) 當被測充電機輸出穩(wěn)定的充電電流1^_后，通過主控機設置所述示波器處于CAN 總線觸發(fā)模式，并設置充電需求報文2作為觸發(fā)條件，示波器以雙路輸入的方式同時監(jiān)測 被測充電機充電電流及其與所述蓄電池管理模擬系統(tǒng)之間的通信報文； (5) 通過所述蓄電池管理模擬系統(tǒng)向被測充電機發(fā)送充電需求報文2,為恒流充電，充 電電壓，充電電流1。!^_，即使被測充電機充電電流變化值為1。!^_和1。_" 2之間 差值的絕對值，即Λ 1= I I chargerl ^ charger2 I ? (6) 示波器監(jiān)測到充電需求報文2后，CAN總線觸發(fā)，所述示波器獲取被測充電機充電 控制響應時間Λ T ; (7) 如果需要多次測量，則重新依次設置和1。_^2，執(zhí)行步驟（3)至（6)，直至測 試結束。
[0010] 前述的直流電源的輸出電壓U__和被測充電機的輸出電壓均不超過被測 充電機的額定輸出電壓； 所述直流電源的輸出電壓usmm;e;應小于被測充電機的輸出電壓; 所述直流電源的輸出電流應大于充電需求中充電電流較大值，即 MbX [l0hargerl, ^charger2-l °
[0011] 前述的被測充電機實際輸出充電電壓UehiffgOT和充電電流I chargerl Λ Icharger2 應滿足標 準規(guī)定的輸出電壓誤差和輸出電流誤差要求。
[0012] 前述的獲取被測充電機充電控制響應時間Λ T的計算過程為： 記錄在CAN總線上獲取到的所述蓄電池管理模擬系統(tǒng)第2次向被測充電機發(fā)送充電需 求報文2的時間，S卩CAN總線觸發(fā)時間?\ ; 記錄示波器監(jiān)測到被測充電機實際輸出充電電流為1。_^2的時間Τ2 ; 計算時間差值Λ T= T2-I\，該差值即為當被測充電機充電控制電流變化值為Λ I時的 響應時間。
[0013] 前述的測量充電機充電控制響應時間包括測量輸出充電電流的上升控制時間和 測量輸出充電電流的下降控制時間。
[0014] 與現(xiàn)有技術比，本發(fā)明達到的有益效果是： 本發(fā)明提供的充電機充電控制響應時間測試系統(tǒng)及方法，填補了國內(nèi)外電動汽車充電 機充電控制性能測試技術的空白。通過直流電源、直流負載、蓄電池管理模擬系統(tǒng)，模擬實 現(xiàn)電動汽車用蓄電池組的特性及其控制管理系統(tǒng)。采用CAN總線觸發(fā)的方式，通過雙路示 波器同時監(jiān)測充電機充電電流變化及其與電動汽車之間的通信報文，獲取當電動汽車改變 充電電流值時，該充電機充電控制響應時間。本發(fā)明能夠客觀精確測量充電機充電控制響 應時間，克服人為因素的影響，測試結果更科學并能準確地反映充電機的響應能力和輸出 性能，應用本發(fā)明能夠為電動汽車充電機的安全應用，提供測試技術手段和技術支撐。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1是本發(fā)明提供的電動汽車充電機充電控制響應時間測試系統(tǒng)結構圖； 圖2是本發(fā)明提供的電動汽車充電機充電控制響應時間測試方法實現(xiàn)流程。

【具體實施方式】
[0016] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0017] 本發(fā)明的電動汽車充電機充電控制響應時間測試系統(tǒng)結構如圖1所示，測試系統(tǒng) 包括： 直流電源用于模擬電動汽車用蓄電池組的電壓；直流負載用于模擬電動汽車用蓄電池 組的內(nèi)阻；蓄電池管理模擬系統(tǒng)用于模擬電動汽車內(nèi)蓄電池管理系統(tǒng)，并與被測充電機控 制系統(tǒng)進行通信和交換充電數(shù)據(jù)；示波器用于分析通信報文并測量被測充電機充電控制響 應時間；主控機用于以人機交互的方式實現(xiàn)對測試系統(tǒng)內(nèi)設備的遠程控制和參數(shù)設置。
[0018] 直流電源的輸入端子包括直流輸入端子正極、直流輸入端子負極，輸出端子為包 括直流輸出端子正極、直流輸出端子負極；直流負載的輸入端子包括直流輸入端子正極、直 流輸入端子負極。直流輸入端子正極與被測充電機的直流輸出端子DC+連接；直流輸入端 子負極與被測充電機的直流輸出端子DC-連接；直流輸出端子正極與直流負載的直流輸入 端子正極連接；直流輸處端子負極與直流負載的直流輸入端子負極連接。
[0019] 直流電源和直流負載共同模擬電動汽車用蓄電池組的特性。
[0020] 蓄電池管理模擬系統(tǒng)的輸入端子包括通信輸入端子CANH、通信輸入端子CANL ;通 信輸入端子CANH與被測充電機的通信輸出端子S+連接；通信輸入端子CANL與被測充電機 的通信輸出端子S-連接。
[0021] 被測充電機與蓄電池管理模擬系統(tǒng)之間通信遵循且不限于GB/T 27930規(guī)定的通 信協(xié)議要求。
[0022] 示波器以雙路輸入方式分別監(jiān)視和測量被測充電機充電電流，及被測充電機與蓄 電池管理模擬系統(tǒng)之間的通信報文。
[0023] 主控機通過GPIB、USB等方式分別與直流電源、直流負載、示波器的通信端連接， 以人機交互的方式對其進行遠程參數(shù)設置和控制操作，蓄電池管理模擬系統(tǒng)亦可置于主控 機內(nèi)。
[0024] 本發(fā)明提供的電動汽車充電機充電控制響應時間測試方法流程如圖2所示，測試 當充電電流變化值為Λ I時充電機充電控制響應時間T，包括下述步驟： (1) 設置直流電源的參數(shù)，為恒壓模式，輸出電壓隊_。6，輸出電流1_。6 ; (2) 將直流電源與直流負載連接，調(diào)整直流負載的電阻參數(shù)，測量其電流值IlMd近似于 ，此時直流電源與直流負載可模擬為電動汽車用蓄電池組； (3) 將被測充電機與直流電源和蓄電池管理模擬系統(tǒng)連接，啟動其正常充電，通過蓄電 池管理模擬系統(tǒng)向被測充電機發(fā)送充電需求報文1，為恒流充電，充電電壓U。!^^，充電電 A丨L Ichargerl ; (4) 當被測充電機輸出穩(wěn)定的充電電流后，通過主控機設置示波器處于CAN總 線觸發(fā)模式，并設置充電需求報文2作為觸發(fā)條件，示波器以雙路輸入的方式同時監(jiān)測被 測充電機充電電流及其與蓄電池管理模擬系統(tǒng)之間的通信報文； (5) 通過蓄電池管理模擬系統(tǒng)向被測充電機發(fā)送充電需求報文2,為恒流充電，充電電 壓，充電電流，即使被測充電機充電電流變化值為 Ichargerl 矛口 I charger2 之間差值 的絕對值，即Λ 1= I Ichargerl ^ charger2 I ? (6) 示波器監(jiān)測到充電需求報文2后，CAN總線觸發(fā)，示波器獲取被測充電機充電控制 響應時間Λ T ; (7) 如果需要多次測量，可以重新依次設置和，執(zhí)行步驟（3)至（6)，直至 測試結束。
[0025] 在測試過程中，直流電源的輸出電壓U__和被測充電機的輸出電壓 均不超過被測充電機的額定輸出電壓；直流電源的輸出電壓應小于被測充電 機的輸出電壓。直流電源的輸出電流應大于充電需求中充電電流較大值 MbX [l0hargerl, ^charger2-l °
[0026] 被測充電機實際輸出充電電壓和充電電流I chargerl'' ^charger2 應滿足標準規(guī)定 的輸出電壓誤差和輸出電流誤差要求。
[0027] 步驟（6)中，獲取被測充電機充電控制響應時間Λ T的計算過程為： 記錄在CAN總線上獲取到的蓄電池管理模擬系統(tǒng)第2次向被測充電機發(fā)送充電需求報 文2的時間，S卩CAN總線觸發(fā)時間?\ ; 記錄示波器監(jiān)測到被測充電機實際輸出充電電流為1。_^2的時間Τ2 ; 計算時間差值Λ T= T2-I\，該時間差即為當被測充電機充電控制電流變化值為Λ I時 的響應時間。
[0028] 本發(fā)明的測試系統(tǒng)和方法可以測量充電機充電控制響應時間包括輸出充電電流 的上升控制時間和下降控制時間。
[0029] 實施例一：一臺750V250A充電機，檢測其控制電流變化Λ I為100Α的上升控制時 間的測試步驟： (1) 將充電機連接到測試系統(tǒng)中，設置直流電源以恒壓模式工作，輸出電壓為340V，輸 出電流為120A ; (2) 調(diào)整直流負載的電阻，測量其輸入電流近似120A，如118. 4A ; (3) 蓄電池管理模擬系統(tǒng)按照標準規(guī)定的周期(如GB/T 27930-2011中規(guī)定的50ms周 期）發(fā)送充電需求報文1，控制被測充電機以恒流方式充電，充電電壓為350V，充電電流為 10A ； (4) 當充電機輸出穩(wěn)定后，通過主控機設置示波器處于CAN總線觸發(fā)模式，并設置充電 需求報文2作為觸發(fā)條件；示波器以雙路輸入方式同時監(jiān)測充電機充電電流及其與蓄電池 管理模擬系統(tǒng)之間的通信報文；然后通過蓄電池管理模擬系統(tǒng)發(fā)送充電需求報文2,控制 被測充電機以恒流方式充電，充電電壓為350V，充電電流為110A，即測試充電機的充電電 流從10A調(diào)整至110A的上升控制時間； (5) 示波器一路輸入獲取充電機與蓄電池管理模擬系統(tǒng)之間通信報文，達到觸發(fā)條件 后，記錄觸發(fā)時間，另一路輸入監(jiān)測充電機實際充電電流輸出變化，記錄充電機充電電流 為110A的時間T 2 ; (6) 計算觸發(fā)時間?\和被測充電機充電電流為110Α時的時間Τ2之間的時間差，即為 充電機充電控制響應時間，該時間值應不超過表1規(guī)定的范圍； (7) 如果需要多次試驗，可以重新發(fā)送新的充電需求報文從步驟（3)開始進行測量。
[0030] 表1電動汽車充電機充電控制時間要求

【權利要求】
1. 電動汽車充電機充電控制響應時間測試系統(tǒng)，其特征在于，包括： 直流電源：用于模擬電動汽車用蓄電池組的電壓； 直流負載：用于模擬電動汽車用蓄電池組的內(nèi)阻； 蓄電池管理模擬系統(tǒng)：用于模擬電動汽車內(nèi)蓄電池管理系統(tǒng)，并與被測充電機控制系 統(tǒng)進行通信和交換充電數(shù)據(jù)； 示波器：用于分析通信報文并計算被測充電機充電控制響應時間； 主控機：用于以人機交互的方式實現(xiàn)對測試系統(tǒng)內(nèi)設備的遠程控制和參數(shù)設置； 所述直流電源的輸入端子包括直流輸入端子正極、直流輸入端子負極，輸出端子包括 直流輸出端子正極、直流輸出端子負極；所述直流負載的輸入端子包括直流輸入端子正極、 直流輸入端子負極；所述直流輸入端子正極與被測充電機的直流輸出端子DC+連接；所述 直流輸入端子負極與被測充電機的直流輸出端子DC-連接；所述直流輸出端子正極與直流 負載的直流輸入端子正極連接；所述直流輸出端子負極與直流負載的直流輸入端子負極連 接； 所述蓄電池管理模擬系統(tǒng)的輸入端子包括通信輸入端子CANH、通信輸入端子CANL ;所 述通信輸入端子CANH與被測充電機的通信輸出端子S+連接；所述通信輸入端子CANL與被 測充電機的通信輸出端子S-連接； 所述主控機通過GPIB或者USB的方式與所述直流電源、直流負載、示波器的通信端 連接，并以人機交互的方式對所述直流電源、直流負載、示波器進行遠程參數(shù)設置和控制操 作。
2. 根據(jù)權利要求1所述的電動汽車充電機充電控制響應時間測試系統(tǒng)，其特征在于， 所述被測充電機與所述蓄電池管理模擬系統(tǒng)之間的通信遵循但不限于GB/T 27930規(guī)定的 通信協(xié)議。
3. 根據(jù)權利要求1所述的電動汽車充電機充電控制響應時間測試系統(tǒng)，其特征在于， 所述示波器以雙路輸入方式分別監(jiān)視被測充電機充電電流，及被測充電機與所述蓄電池管 理模擬系統(tǒng)之間的通信報文。
4. 根據(jù)權利要求1所述的電動汽車充電機充電控制響應時間測試系統(tǒng)，其特征在于， 所述蓄電池管理模擬系統(tǒng)置于所述主控機內(nèi)。
5. 利用權利要求1至4中任意一項所述的電動汽車充電機充電控制響應時間測試系統(tǒng) 對電動汽車充電機充電控制響應時間進行測試的方法，其特征在于，測試當充電電流變化 值為Λ I時充電機充電控制響應時間T，包括下述步驟： (1) 設置所述直流電源的參數(shù)，為恒壓模式，輸出電壓，輸出電流; (2) 將所述直流電源與所述直流負載連接，調(diào)整所述直流負載的電阻參數(shù)，測量其電流 值IlMd逼近，此時所述直流電源與所述直流負載可模擬為電動汽車用蓄電池組； (3 )將被測充電機與直流電源和蓄電池管理模擬系統(tǒng)連接，啟動被測充電機正常充電， 通過所述蓄電池管理模擬系統(tǒng)向被測充電機發(fā)送充電需求報文1，為恒流充電，充電電壓 ^charger? 充電電流I chargerl ? (4)當被測充電機輸出穩(wěn)定的充電電流1^_后，通過主控機設置所述示波器處于CAN 總線觸發(fā)模式，并設置充電需求報文2作為觸發(fā)條件，示波器以雙路輸入的方式同時監(jiān)測 被測充電機充電電流及其與所述蓄電池管理模擬系統(tǒng)之間的通信報文； (5) 通過所述蓄電池管理模擬系統(tǒng)向被測充電機發(fā)送充電需求報文2,為恒流充電，充 電電壓，充電電流1。!^_，即使被測充電機充電電流變化值為1。!^_和1。_" 2之間 差值的絕對值，即Λ 1= I Ichargerl ^ charger2 I ? (6) 示波器監(jiān)測到充電需求報文2后，CAN總線觸發(fā)，所述示波器獲取被測充電機充電 控制響應時間Λ T ; (7) 如果需要多次測量，則重新依次設置和1。_^2，執(zhí)行步驟（3)至（6)，直至測 試結束。
6. 根據(jù)權利要求5所述的電動汽車充電機充電控制響應時間測試方法，其特征在于， 所述直流電源的輸出電壓U__和被測充電機的輸出電壓均不超過被測充電機的額 定輸出電壓； 所述直流電源的輸出電壓usmm;e;應小于被測充電機的輸出電壓; 所述直流電源的輸出電流應大于充電需求中充電電流較大值，即 MbX [l〇hargerl, ^charger2-l °
7. 根據(jù)權利要求5所述的電動汽車充電機充電控制響應時間測試方法，其特征在于， 所述被測充電機實際輸出充電電壓和充電電流I chargerl'' ^charger2 應滿足標準規(guī)定的輸 出電壓誤差和輸出電流誤差要求。
8. 根據(jù)權利要求5所述的電動汽車充電機充電控制響應時間測試方法，其特征在于， 所述獲取被測充電機充電控制響應時間Λ T的計算過程為： 記錄在CAN總線上獲取到的所述蓄電池管理模擬系統(tǒng)第2次向被測充電機發(fā)送充電需 求報文2的時間，S卩CAN總線觸發(fā)時間?\ ; 記錄示波器監(jiān)測到被測充電機實際輸出充電電流為1。_^2的時間Τ2 ; 計算時間差值Λ T= T2-I\，該差值即為當被測充電機充電控制電流變化值為Λ I時的 響應時間。
9. 根據(jù)權利要求5所述的電動汽車充電機充電控制響應時間測試方法，其特征在于， 所述測量充電機充電控制響應時間包括測量輸出充電電流的上升控制時間和測量輸出充 電電流的下降控制時間。
【文檔編號】G01R31/00GK104142446SQ201410355975
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月24日 優(yōu)先權日:2014年7月24日
【發(fā)明者】張萱, 葉健誠, 俞波, 湯效軍, 桑林, 馬彥華, 董晨, 李旭玲, 李志明 申請人:國家電網(wǎng)公司, 南京南瑞集團公司, 國網(wǎng)山東省電力公司電力科學研究院