充电设备移动检测平台的研究与设计

胡春雨，陆 翌，李 翔，黄晓明，李武峰

(1.北京国网普瑞特高压输电技术有限公司，北京102200；2.浙江省电力公司电力科学研究院，浙江杭州310014)

充电设备移动检测平台的研究与设计

胡春雨1，陆 翌2，李 翔1，黄晓明2，李武峰1

(1.北京国网普瑞特高压输电技术有限公司，北京102200；2.浙江省电力公司电力科学研究院，浙江杭州310014)

为了保证充电设备的稳定安全运行，设备的实验检测非常重要。根据对现有实验标准的分析和实际运行的调研，介绍了电动汽车充电设施移动检测平台的研究和设计。该成果具有足够宽的电压覆盖范围，能够方便快捷地对整车充电机、分箱式充电机和交流充电桩进行常规检验测试，完全满足充电设施运行检测的需要。不仅使充电设施的运行检验变得方便可操作，提高了充电设施检测效率，而且还大大提高了充电设施运行安全性、稳定性。

电动汽车；充电设施；实验；检测

发展以电动汽车为代表的新能源汽车，是实现节能减排、摆脱石油资源依赖、缓解能源环境问题的重要途径，也是推动汽车工业实现战略转型和可持续发展的重大战略举措。电动汽车充换电设施为电动汽车提供电能补给，是电动汽车发展的重要基础，也是电动汽车产业发展的关键环节。为实现电动汽车的推广应用，美国、欧盟、日本等纷纷制订充换电设施建设计划，积极启动充换电设施建设工作。我国也建设了一大批充换电设施并投入运行，为电动汽车发展提供了良好的基础保障。截至2011年底，国家电网公司在经营区域内累计建成投运243座充换电站，13 283个交流充电桩[1]。目前，我国已经成为世界上投运充换电设备最多的国家。

1 充电设施实验检测依据

目前，在与电动汽车相关的充电接口、交流充电桩、充电机、充电站等方面国外出台了技术标准共24项，其中IEC标准4项，JEVS标准10项，SAE标准10项。但针对充放电设备的检测标准及实验方法尚未颁布[2]。

2010年，我国电动汽车充电设施标准化技术委员会结合充电设施建设，经过广泛的研究和讨论，形成了包括六大类26项标准的充电设施标准体系框架。2011年以来，国家电网公司、南方电网公司相继确定了以换电为主的供电服务模式，提出了建设充电服务网络的思路。为适应充电设施建设，发挥标准对技术的支撑作用，标委会启动了充换电设施标准体系的研究工作，在原有的充电设施标准体系的基础上，形成了充换电标准体系框架[3]。

对于充电设施的实验检测目前还没有国标，被普遍认可且比较全面的是国家电网公司的企标，Q/GDW 592-2010《电动汽车交流充电桩检验实验规范》和Q/GDW 591-2010《电动汽车非车载充电机检验实验规范》。

2 移动检测平台需求分析

伴随着电动汽车充换电设施的快速发展和充电站的规模化应用，已经投入运行的充电设施的实验检测难是随之而来的问题。由于充电设施一般都采取固定安装的方式，比如充电站中的充电机、交流充电桩，停车场和居民小区安装的交流充电桩等。按照运行规定，这些充电设备需要定期检测。充电设备移动检测平台是一种经济、可行的方式，是解决这个问题最好的方法之一。

目前普遍应用的充电设施不外乎整车充电机、分箱式充电机和充电桩。按照标准Q/GDW 592-2010《电动汽车交流充电桩检验实验规范》和Q/GDW 591-2010《电动汽车非车载充电机检验实验规范》充电机共有48项实验，充电桩共有29项实验，范围涉及外观检查、功能实验、安全保护与电磁兼容等。根据运行要求结合实际使用，为保证充电设备安全稳定运行，需要对充电设施定期进行以下检测：

充电机：输出电压误差实验、稳压精度实验、输出电流误差实验、稳流精度实验、效率和功率因数实验、纹波系数、谐波电流实验、均流不平衡度实验、限压特性实验、限流特性实验、输入过压保护实验、输入欠压告警实验、输出过压保护实验、输出过流保护实验、输出短路保护实验、反接保护实验、通信功能实验、急停保护、软启动实验、BMS电池管理系统接口性能实验、电池容量实验[4-6]。

充电桩：桩体检查、一般连接检查、显示功能实验、输入功能实验、通信功能实验、计量数据一致性实验、链接异常实验、急停功能实验、过流保护实验[7-8]。

3 移动检测平台设计

调研表明目前使用的分箱式充电机输出电压范围基本在40～120 V，整车充电机在300～750 V[9]，充电桩为交流220 V[10]。为了满足实验要求，考虑到检测设备质量较大且需长期放置在车上，故车辆须使用载重较大的依维柯货车底盘进行改装。设立独立的实验操作空间，并为设备采取有效的减震、隔音、散热等措施。表1为移动检测平台承载车辆情况。

表1 移动检测平台承载车辆情况

移动检测平台可分为集中控制模块、整车充电机实验模块、分箱充电机实验模块和交流充电桩实验模块(图1)。其中集中控制模块的主要作用是实验控制、数据分析和检测报告生成，整车充电机实验模块主要完成125～800 V电压等级的整车充电机的常规实验检测，分箱式充电机实验模块主要完成30～125 V电压等级的充电机常规检测(图2)。

图2 整车充电机检测模块示意图

从图2可以看出整车充电模块由一台可编程交流负载、开关柜和125～800 V可调直流负载和测量元件组成。图3说明分箱式充电机由可编程交流负载、测量元件和5套30～125 V可调直流负载组成。图4是交流充电桩实验模块示意图。由此可以看出该移动实验平台可以同时进行一台电压等级在125～800 V之间的整车充电机、5台电压等级30～125 V之间的分箱充电机和一台交流充电桩的实验。功能非常强大，这既有着广泛的覆盖面又大大提高了实验效率，缩短了实验时间。

图3 分箱式充电机检测模块示意图

图4 交流充电桩检测模块示意图

电动汽车充电设备移动检测平台共有5大特点：

(1)智能化

本平台采用电脑集中控制，共有两台电脑：一台电脑位于平台的操作室，一台笔记本可以实现检测平台的远程操作。通过集中控制模块的软件可以分别设置一台乘车充电机、5台分箱充电机和一台交流充电桩的实验流程，平台会自动按流程进行测试工作。效率和智能化程度非常高。

(2)移动性

整个电动汽车充电设施检测平台安装在依维柯上，车厢内设计紧凑合理，不仅在设备的减震上做了充足的考虑，而且考虑到设备在实验过程中的噪音和散热问题，主要通过设计专用散热风道，加装隔音材料来完成。改装后，不影响车辆外观和性能，不仅适合城市道路行驶而且适合野外道路行驶。这为安装在不同地区的充电设施的检测提供了便利。

(3)精确性

平台的测量和传感设备都采用精度非常高的产品，严格满足相关标准规定。参数测试采用高精度功率分析仪的数据，最高精度达到0.05%，达到国际领先水平。电压精度不低于0.05%(读数误差)+0.05%(量程误差)，电流精度不低于0.05% (读数误差)+0.05%(量程误差)，功率因数测量范围：0～1；分辨率：0.01；准确度：2%。

(4)可扩展性

在加装防孤岛测试仪、可编程直流电源和适当更新软件的基础上平台可以很方便地扩展为逆变器，双向变流装置的移动检测平台，如图5。

图5 充电设施检测平台扩展示意图

(5)适应性

本移动测试平台在测试对象上涵盖交流充电桩、整车充电机和分箱式充电机，经过扩展可以用于逆变器、双向变流器等电力电子装置的实验测试。从电压等级来说从30～800 V，不仅满足现行标准要求而且涵盖目前电动汽车充电设施所有电压等级。

4 结论

电动汽车是我国新型战略行业，电动汽车要发展，充电设施建设必须先行。近年来我国电动汽车充电设施建设取得了不小的进展，全国主要的城市如北京、上海、南京等都已经建立电动汽车充电站，充电设施的实验检测也日益受到重视，标准建设也趋于完善。本文从我国充电设施和标准发展现状出发，结合充电设施的实际应用，介绍了电动汽车充电设施移动检测平台的研究和设计。本平台具有移动性强、智能化程度高、实验检测精确性高、适用范围广和便于扩展等优良特性，为充电设施的实验检测提供了一种既节省时间又切实可行的方法，不仅具有很高的经济效益而且能促进电动汽车充电设施实验检测技术的发展，这势必将拓宽我国电动汽车充电设施的建设之路。

[1]李武峰.电动汽车与智能电网的融合[J].中国电力企业管理，2012，7：37-38.

[2]胡春雨，李翔，潘仰光，等.电动汽车充电设备检测方法研究报告[R].北京：中国电力科学研究院，2012.

[3]吴尚杰，严辉，崔宇，等.电动汽车充电设施标准国际化研究报告[R].北京：中国电力科学研究院，2011.

[4]国际电工委员会.IEC 61851-2-1/CDV电动车辆传导充电系统电动车辆与交流直流电源的连接要求[S].北京：中国标准出版社，2001.

[5]国际电工委员会.IEC 61851-2-1/CDV电动车辆传导充电系统直流电动车辆充电站[S].北京：中国标准出版社，2012.

[6]国家电网公司.Q/GDW 591-2010电动汽车非车载充电机检验实验规范[S].北京：中国电力出版社，2010.

[7]国家电网公司.Q/GDW 592-2010电动汽车交流充电桩检验实验规范[S].北京：中国电力出版社，2010.

[8]国际电工委员会.IEC 61851-2-1/CDV电动车辆传导充电系统交流电动车辆充电站[S].北京：中国标准出版社，2012.

[9]国家能源局.NB/T 33001－2010电动汽车非车载传导式充电机技术条件[S].北京：机械工业出版社，2010.

[10]国家能源局.NB/T 33002－2010电动汽车交流充电桩技术条件[S].北京：机械工业出版社，2010.

Research and design of charging facilities mobile detection platform

In order to guarantee stable and safe operation of the charging facilities,facility testing was very important.According to the analysis of the existing test standards and the research of actual running,the research and design of mobile testing platform for electric vehicle charging facilities were introduced.A wide enough voltage coverage was owned,allowing easy and efficient vehicle charging machine.The sub box type charger and AC charge piled routine inspection and testing.The needs of the charging facilities for running the test were completely met.Not only charging facilities operation test was being easy operated and charging facilities detection efficiency was improved, but also charging facilities operation safety and stability were greatly improved.

electric vehicles;charging facilities;test;detection

TM 910.6

A

1002-087 X(2016)03-0697-03

2015-08-12

国家电网项目(ZDK020-2011)

胡春雨(1984—)，男，安徽省人，工程师，主要研究方向为储能技术、电动汽车充放电技术、清洁能源并网技术等。