便携式直流充电桩自动测试系统的研究与实现
发布时间：2021-08-23 19:19
近年来,新能源电动汽车得到大力推广。作为充电汽车的基本配套设施,充电桩产业快速发展。然而,市面上的直流充电桩普遍存在协议不规范、充电不匹配等问题,导致无法正常充电,甚至发生充电安全事故。对此,国家相关部门出台了严格的标准,要求对直流充电桩的通信协议一致性和互操作性进行强制检测,项目内容达97项,且测试逻辑复杂。因此,如何快速准确地完成直流充电桩测试成为一大难题。传统的人工检测方式效率低,且主观误差大,无法满足新标准的测试要求。因此,本文提出了一种便携式直流充电桩自动测试系统,替代人工检测方式,解决直流充电桩通信协议一致性和互操作性的测试问题。并且,此系统适用于不同测试场合,能够对大批量的直流充电桩设备进行快速准确的测试。首先,本文研究直流充电桩测试的相关国家标准,明确了97条测试项目内容和指标。从理论上研究直流充电桩与充电汽车的充电原理,结合测试项目需求,提出了便携式直流充电桩自动测试系统总体方案。其次,本文以电动汽车与充电桩的电路结构为基础,搭建硬件测试平台,模拟电动汽车与充电桩的充电过程,创建测试项目要求的测试条件。此外,根据测试场合多样性特点,本系统设计了便携式机箱结构,适用于多...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
充电桩测试系统产品实物图
电子科技大学硕士学位论文263.2.3多功能充电接口模拟电路实现为了方便安装和测试，多功能充电接口模拟电路独立封装，对外预留连接端口。在实际测试过程中，电路中继电器模块需要进行频繁切换，实现多个继电器快速精确控制。因此，电路主控采用嵌入式设计中应用广泛的STM32系列控制器，配备了丰富接口资源，具有高性能、低功耗以及低成本的优势。如图3-5所示，STM32控制器的GPIO端口利用高低电平输出，控制8个继电器模块的通断状态。控制器与工控机通过串口建立通信，接收控制指令，实现继电器模块通断控制。控制导引电路中，直流充电线DC+、DC-需要通过大电流、大电压。接触器K1、K2选用松下AEV19024接触器，触电容量300A，额定电压1000V。其它线路是控制线或通信线，承载功率小，因此选用小功率贴片式继电器进通断控制。STM32系列控制器GPIO.0GPIO.1GPIO.2GPIO.7驱动电路接触器K1、K2继电器组K3K8工控机RS232串口图3-5STM32控制器端口连接示意图贴片式继电器工作电压为5V，直接通过STM32的GPIO端口输出控制。AEV19024接触器工作电压为24V，GPIO端口驱动能力不足，因此通过驱动电路间接实现接触器K1、K2的通断控制。AEV19024接触器及驱动电路如图3-6所示。（a）（b）图3-6AEV19024接触器及驱动电路图。（a）AEV19024接触器；（b）驱动电路Relay_ControlRelay+Relay-VCC_24VD1D2
第三章系统硬件平台设计与实现35采集模块主要器件选型及参数指标如下：（1）多通道高精度采集卡选用北京中泰联创的EM9108C系列采集卡，可实现高精度8路通道并行采集，各通道输入范围±10V，测量精度达到±0.05%，分辨率24位，采样率为256kHz，并且支持以太网和串口两种通信方式，满足信号采集和系统集成的需求。（2）电路衰减电路结构相对简单，采用多个高精度电阻串联分压获得不同档位的转换比，温漂为25ppm，可以将控制导引电压0~12V按2:1比例的线性衰减到0~6V范围内。（3）高精度电流传感器选用丹麦Danisense公司的DS300UB-10V零磁通电流传感器，最大测量电流达到330A，线性度误差为27ppm，精度为±0.01%，转换比为10V/300A，将0~300A范围内充电电流信号转换为0~10V标准直流电压信号。（4）电压隔离变送器选用宁波亿思达传感器公司的NB-DV1B0-B3MB系列单路直流电压隔离变送器，通过隔离器件对被测直流电压信号进行隔离，精度±0.2%，最大输入电压1000V，转换比为1/100，将1000V的充电电压信号转换为0~10V标准直流电压信号。原始测试信号经过多级采集和转换处理，经工控机采集还原后，存在较大的线性误差。经过标准源校准，充电电流采集精度为0.5%，充电电压采集精度为0.2%，控制导引电压采集精度为0.5%，达到国家标准要求的测试精度。3.6便携式机箱结构设计为了尽可能减少机箱体积，整机内部采用模块化设计，强弱电区域相互隔离，线束规整，背板上固定工控机及操作触摸屏，正面壳体布局充电枪座、信号采样端口、用户操作台等部件，整机内部结构如图3-14（a）和（b）所示。（a）（b）图3-14机箱内部结构图。（a）内部结构侧视图；（b）内部结构正视图
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动汽车直流充电桩的自动测试系统[J]. 马华平. 集成电路应用. 2020(01)
[2]大数据在智能充电桩网络系统中的应用[J]. 华广胜. 电工技术. 2019(24)
[3]电动汽车传导充电安全性影响因素分析[J]. 田翔,蔡英凤,徐枭,韩彬,毛安平. 中国汽车. 2019(12)
[4]电动汽车直流充电桩互操作性检测系统设计[J]. 陆春光,徐韬,袁健,杨思洁,阮志峰,杜建铭. 电工电气. 2019(12)
[5]直流充电桩通信一致性测试系统设计[J]. 郭昊,李小鹏,徐征,李艺超,王春晖. 汽车实用技术. 2019(21)
[6]充电桩检测试验台方案设计[J]. 葛亮,白国军,林菁,程浩. 计量与测试技术. 2019(10)
[7]新能源电动汽车充电技术与应用浅析[J]. 刁力鹏,张亮,曾雁鸿. 电器工业. 2019(10)
[8]电动汽车用传导式充电系统互联互通的研究[J]. 吴诗宇,尹潇. 汽车电器. 2019(09)
[9]充电桩市场前景可期研究[J]. 李曌. 商讯. 2019(26)
[10]电动汽车直流充电桩自动测试系统设计和应用[J]. 王斌,李航. 电子世界. 2019(17)
硕士论文
[1]电动汽车直流充电桩自动测试平台的设计与实现[D]. 陶显峰.电子科技大学 2018
[2]电动汽车充电接口智能保护装置设计和测试方法研究[D]. 吴昊.吉林大学 2017
[3]基于Modbus的嵌入式数据采集装置研制[D]. 施幕开.北京化工大学 2013
[4]基于Modbus现场总线技术的智能配电系统设计与实现[D]. 张伟.南京邮电大学 2012
[5]Modbus通信协议的研究与实现[D]. 许波.安徽大学 2010
[6]嵌入式数据库SQLite的安全性研究[D]. 刘琳.昆明理工大学 2010
本文编号：3358443
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
充电桩测试系统产品实物图
电子科技大学硕士学位论文263.2.3多功能充电接口模拟电路实现为了方便安装和测试，多功能充电接口模拟电路独立封装，对外预留连接端口。在实际测试过程中，电路中继电器模块需要进行频繁切换，实现多个继电器快速精确控制。因此，电路主控采用嵌入式设计中应用广泛的STM32系列控制器，配备了丰富接口资源，具有高性能、低功耗以及低成本的优势。如图3-5所示，STM32控制器的GPIO端口利用高低电平输出，控制8个继电器模块的通断状态。控制器与工控机通过串口建立通信，接收控制指令，实现继电器模块通断控制。控制导引电路中，直流充电线DC+、DC-需要通过大电流、大电压。接触器K1、K2选用松下AEV19024接触器，触电容量300A，额定电压1000V。其它线路是控制线或通信线，承载功率小，因此选用小功率贴片式继电器进通断控制。STM32系列控制器GPIO.0GPIO.1GPIO.2GPIO.7驱动电路接触器K1、K2继电器组K3K8工控机RS232串口图3-5STM32控制器端口连接示意图贴片式继电器工作电压为5V，直接通过STM32的GPIO端口输出控制。AEV19024接触器工作电压为24V，GPIO端口驱动能力不足，因此通过驱动电路间接实现接触器K1、K2的通断控制。AEV19024接触器及驱动电路如图3-6所示。（a）（b）图3-6AEV19024接触器及驱动电路图。（a）AEV19024接触器；（b）驱动电路Relay_ControlRelay+Relay-VCC_24VD1D2
第三章系统硬件平台设计与实现35采集模块主要器件选型及参数指标如下：（1）多通道高精度采集卡选用北京中泰联创的EM9108C系列采集卡，可实现高精度8路通道并行采集，各通道输入范围±10V，测量精度达到±0.05%，分辨率24位，采样率为256kHz，并且支持以太网和串口两种通信方式，满足信号采集和系统集成的需求。（2）电路衰减电路结构相对简单，采用多个高精度电阻串联分压获得不同档位的转换比，温漂为25ppm，可以将控制导引电压0~12V按2:1比例的线性衰减到0~6V范围内。（3）高精度电流传感器选用丹麦Danisense公司的DS300UB-10V零磁通电流传感器，最大测量电流达到330A，线性度误差为27ppm，精度为±0.01%，转换比为10V/300A，将0~300A范围内充电电流信号转换为0~10V标准直流电压信号。（4）电压隔离变送器选用宁波亿思达传感器公司的NB-DV1B0-B3MB系列单路直流电压隔离变送器，通过隔离器件对被测直流电压信号进行隔离，精度±0.2%，最大输入电压1000V，转换比为1/100，将1000V的充电电压信号转换为0~10V标准直流电压信号。原始测试信号经过多级采集和转换处理，经工控机采集还原后，存在较大的线性误差。经过标准源校准，充电电流采集精度为0.5%，充电电压采集精度为0.2%，控制导引电压采集精度为0.5%，达到国家标准要求的测试精度。3.6便携式机箱结构设计为了尽可能减少机箱体积，整机内部采用模块化设计，强弱电区域相互隔离，线束规整，背板上固定工控机及操作触摸屏，正面壳体布局充电枪座、信号采样端口、用户操作台等部件，整机内部结构如图3-14（a）和（b）所示。（a）（b）图3-14机箱内部结构图。（a）内部结构侧视图；（b）内部结构正视图
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动汽车直流充电桩的自动测试系统[J]. 马华平. 集成电路应用. 2020(01)
[2]大数据在智能充电桩网络系统中的应用[J]. 华广胜. 电工技术. 2019(24)
[3]电动汽车传导充电安全性影响因素分析[J]. 田翔,蔡英凤,徐枭,韩彬,毛安平. 中国汽车. 2019(12)
[4]电动汽车直流充电桩互操作性检测系统设计[J]. 陆春光,徐韬,袁健,杨思洁,阮志峰,杜建铭. 电工电气. 2019(12)
[5]直流充电桩通信一致性测试系统设计[J]. 郭昊,李小鹏,徐征,李艺超,王春晖. 汽车实用技术. 2019(21)
[6]充电桩检测试验台方案设计[J]. 葛亮,白国军,林菁,程浩. 计量与测试技术. 2019(10)
[7]新能源电动汽车充电技术与应用浅析[J]. 刁力鹏,张亮,曾雁鸿. 电器工业. 2019(10)
[8]电动汽车用传导式充电系统互联互通的研究[J]. 吴诗宇,尹潇. 汽车电器. 2019(09)
[9]充电桩市场前景可期研究[J]. 李曌. 商讯. 2019(26)
[10]电动汽车直流充电桩自动测试系统设计和应用[J]. 王斌,李航. 电子世界. 2019(17)
硕士论文
[1]电动汽车直流充电桩自动测试平台的设计与实现[D]. 陶显峰.电子科技大学 2018
[2]电动汽车充电接口智能保护装置设计和测试方法研究[D]. 吴昊.吉林大学 2017
[3]基于Modbus的嵌入式数据采集装置研制[D]. 施幕开.北京化工大学 2013
[4]基于Modbus现场总线技术的智能配电系统设计与实现[D]. 张伟.南京邮电大学 2012
[5]Modbus通信协议的研究与实现[D]. 许波.安徽大学 2010
[6]嵌入式数据库SQLite的安全性研究[D]. 刘琳.昆明理工大学 2010
本文编号：3358443
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