充电桩回馈老化检测装置设计

充电桩回馈老化检测装置设计

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(石家庄通合电子科技股份有限公司河北石家庄050000)

摘要：充电桩回馈老化检测装置,包括柜体及设置在柜体内的检测电路，所述的检测电路包括人机界面、BMS控制模块、枪座、电池模块、负载，人机界面、枪座、电池模块分别与BMS控制模块电连接，枪座与负载电连接，其特征在于：柜体内还设置有集线器，集线器分别与枪座、电池模块、负载电连接，负载为回馈式电子负载。

关键词：充电桩；回馈；BMS；新能源；电动汽车

引言

电动汽车的充电桩在生产之后、出厂之前需要进行充电能力的检测，以确定充电桩是否正确组装并能够正常工作，目前采用的检测方式主要是将充电桩与电动汽车连接进行实车充电，或者采用与原车相同的蓄电池模组进行充电测试，这样的方式在检测同规格、小批量的充电桩时比较合适，一旦充电桩型号发生变化或者数量较大时，需要购置与之匹配型号及数量的电动汽车或者蓄电池模组，不利于降低成本、扩大生产，也不适于灵活多变的市场需求。

目前采用的模拟电动汽车的检测装置，多数采用加热电阻通过散热进行能量的消耗，因此导致设备的耗电量居高不下，在设备进行老化试验（通电时间较长）时，会给国家电网造成压力，也会给生产企业造成巨大的经济负担，也不符合当前节能减排的主题原则。

1.设计目的

本设计是为了解决引言中现有技术中存在的问题，提供了充电桩回馈老化检测装置，能够实现模拟多种充电电压不同的电动汽车，提高充电桩的检测效率和精度，并将充电电流进行转化后将能量回馈到国家电网中，实现降低能耗的作用，实现节能减排。

2.具体技术方案及原理

充电桩回馈老化检测装置,包括柜体及设置在柜体内的检测电路，所述的检测电路包括人机界面、BMS控制模块、枪座、电池模块、负载，人机界面、枪座、电池模块分别与BMS控制模块电连接，枪座与负载电连接，柜体内还设置有集线器，集线器分别与枪座、电池模块、负载电连接，负载为回馈式电子负载，所述的负载的控制端与BMS控制模块电连接，所述的负载输出端与国家电网电连接，所述的电池模块串联继电器B后与集线器电连接，继电器B的控制端与BMS控制模块电连接，所述的电池模块为输出电压可调的整流模块。

采用可调输出电压的整流模块模拟电池电压，再借助BMS控制模块将电压传递到充电桩，使得充电桩将本装置识别为正常的待充电设备从而进行测试，通过调节电池电压以模拟不同车型，通过调节负载阻值来实现充电电流及功率的调整，相比于电动汽车本测试装置体积小巧，能适配多种充电桩，方便快捷实现检测，提高产品质量，在检测时，实时的将充电电流逆变为交流电并送还国家电网，实现多余能量的循环回馈，降低能耗，符合当今节能减排的原则。

3.具体实施方式

下面结合产品结构图和原理图作进一步说明：

具体实施例如图1及图2所示，本设计原理,包括柜体及设置在柜体内的检测电路，检测电路包括人机界面、BMS控制模块、枪座、电池模块、负载，人机界面、枪座、电池模块分别与BMS控制模块电连接，BMS控制模块包括BMS模块及控制模块，BMS模块为电动汽车的电池管理模块，只需对工作步骤进行调节即可，控制模块采用工控机或PLC，并采用成熟算法进行设备控制，负载和电池模块相当于汽车的动力电池，其中电池模块负责提供电压信号使充电桩误认为本工装就是电动汽车而进行供电，供电电流通过负载即回馈式电子负载将直流冲电电流逆变为交流电，将约80%的电能回馈到与负载连接的国家电网，所述的负载借助设置在柜体上的交流接线端子与国家电网电连接，所述的充电桩的电能输入端也连接在交流接线端子上，当充电桩启动时，由于检测未开始，负载不能为交流接线端子供能，充电桩从与交流接线端子连接的国家电网取电，当检测时，负载为交流接线端子供能，此时充电桩从国家电网取电能耗下降约80%具体数值参考回馈式电子负载的效率而定，借此实现检测电能的循环利用，从而实现了电能的节约，符合当今节能减排的主题原则，控制模块采用工控机或者PLC，并且控制模块与BMS模块电连接，控制模块分别与枪座、人机界面、电池模块、继电器B、继电器A电连接，控制模块读取BMS模块中的参数，人机界面设置两组，分别显示负载的电信息及充电桩的检测信息，柜体内还设置有集线器，集线器分别与枪座、电池模块、负载电连接，负载为市售的回馈式电子负载，所述的电池模块串联继电器B后与集线器电连接，继电器B的控制端与BMS控制模块电连接，所述的电池模块为输出电压可调的整流模块。首先将仪器各连接线确认接好，将负载、充电桩与国家电网连接，检测前，先借助人机界面设置，主要参数是调节电池模块输出的电压，在检测开始时，将充电桩的充电枪头与枪座连接，此时，BMS控制模块中的BMS模块与充电桩握手连接，充电桩完成绝缘检查后，BMS控制模块的控制模块将继电器A、B接通，所述的负载的控制端与BMS控制模块电连接，具体的为控制模块与负载控制端电连接，此时充电桩识别到模拟出来的电池电压，并输出与之匹配的充电电压，此时，继电器B在控制模块的控制下断开，将充电电流在负载上进行使用，此时负载为回馈式电子负载，其功率等电参数通过控制模块进行调节，并通过电子负载最终回馈到国家电网以降低能耗，负载工作时，通过控制模块对集线器上的电压、电流进行检测，能够在人机界面上实时查看到充电桩的参数，做为进一步改进，集线器设置电流电

压传感器，检测集线器所输出到负载的电流电压，实现参数的自动测量，或者直接读取BMS模块以获得相关参数，由于采用了回馈式电子负载，使得检测能耗下降，当对充电桩进行老化测试等用时较长的实验时，不会给国家电网带来负担，同时降低了企业的消耗成本，一举多得。

负载与集线器之间设置有保护开关，具体为空气开关，负载并联设置有多组，每组负载分别借助空气开关与集线器连接，空气开关与负载一一对应，从而实现在过压过流等危险情况下对负载的保护。在测试充电电压的时候，借助人机界面调整电子负载的功率，并借助空气开关的闭合情况调节接入的负载数量，使得负载功率能够在极大的范围内自由调节，借此实现对充电桩功能的充分测试，能够适配不同的充电桩并使其达到极限电流和功率，以测试可靠性。

枪座与集线器之间还设置有与BMS控制模块电连接的继电器A，枪座设置多个，每个枪座借助继电器A连接后续的各种电路，继电器A与枪座数量对应，在不需要连接枪座时，将不需要的枪座与后续电路断开，便于保证工作枪座的工作环境稳定。

集线器设置在柜体内。柜体后侧设置维修窗，借助维修窗能够将外部器件，如电流钳等于集线器连接，从而实现对充电桩参数的直接观察，并且方便进行多种测试。柜体顶端设置吊耳，底部设置行走轮，从而方便设备的移动和吊装，方便在多种场合下进行应用。集线器为母线铜排，采用铜排进行接线，降低成本同时保证较好的稳定性。

4.总结

通过原理设计及产品结构设计最终将该汽车充电桩检测装置完成，模拟充电桩产品对电动汽车充电过程，简化了产品确认过程。不再需要购置多种型号的电动汽车或者蓄电池模组，有利于降低成本、扩大生产，能够适于灵活多变的市场需求，实现了测试时能量的循环利用，避免带来国家电网的负担，也降低了向电网申请用电的难度，能够节约企业成本，符合当今节能减排的环保主题。

参考文献

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[2]范正航.锂电池BMS系统设计[D].电子科技大学2015.

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