电动汽车车载充电机测试系统的应用与实践

王猛猛　陈鑫　杨夏喜　魏兵兵

[摘    要]QC/T 895-2011标准对车载充电机进行了规定，要进行车载充电机性能和安全指标的测试，除了需要配置多台不同设备，传统的测试方法接线繁杂，测试效率低，对测试人员技术水平要求高。通过车载充电机自动化测试系统可有效解决传统测试方法的效率低、对人员技术要求高等问题，满足市场日益增长的自动化测试需求。

[关键词]车载充电机;测试系统;自动化测试

[中图分类号]TM910.6 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2020）05–00–03

Application and Practice of Test System for On-board Charger of Electric Vehicle

Wang Meng-meng， Chen Xin， Yang Xia-xi， Wei Bing-bing

[Abstract]The QC/T 895-2011 standard stipulates on-board chargers.The performance and safety indicators of on-board chargers must be tested.In addition to the need to configure multiple different devices， the traditional test methods are complicated in wiring and low test efficiency.The technical level of personnel is high.The on-board charger automatic test system can effectively solve the problems of low efficiency of traditional test methods and high technical requirements for personnel， and meet the market's growing demand for automated testing.

[Keywords]vehicle charger; test system; automated test

作為新能源电动汽车的重要组成部分，车载充电机的性能和可靠性是影响整车充电效率与充电安全的关键，对车载充电机的关键性能和技术指标进行有效的确认至关重要。实验室测试车载充电机的过程中，需要进行大量测试数据的处理和报告整理，耗时长，工作量大，同时很难避免因人为疏漏造成的数据记录异常。车载充电机自动化测试系统有助于上述问题的解决，提升试验效率，提高数据处理能力，保证准确性。

1  车载充电机自动化测试系统基本原理和功能

1.1  基本原理

车载充电机自动化测试系统主要目的是为实现对单/双向车载充电机的自动化检测。通过模拟整车测试环境，利用GPIB总线实现上位机对设备的实时控制和闭环控制，通过CAN总线实现上位机和待测产品的连接，并实时监控不同试验环境下车载充电机的各项指标是否满足要求。利用Windows下的编程语言，结合数据库技术，自动完成数据处理和报告输出，实现自动化测试，同时满足高精度、高可靠性的测试需求。车载充电机自动化测试系统主要由可编程交流电源（可编程交流回馈电源）、功率分析仪、示波器、电子负载（电阻负载）、可编程直流电源、CAN通信卡和工控机组成。

车载充电机测试系统以可编程交流电源提供不同电压、不同频率的电源信号、同时还可对电源电压波形进行编辑以模拟电网失真来检测车载充电机在不同电网条件下能否符合充电要求，以确保车载充电机在各种电网环境下的正常工作。以电子负载模拟电池充电的过程，保证车载充电机在各种电池负荷条件下均能够完成充电，保证充电品质，确保充电安全。

1.2  基本功能

利用车载充电机的开放式测试系统，开发测试人员可对车载充电机的测试程序和测试项目进行开发编辑，根据不同的测试需求对已经开发的测试项目进行组合以定制不同的测试流程，满足多方位的测试需求。利用测试系统的软件平台可以编辑报告模板并生成对应的测试报告，同时测试系统还可实现数据统计，在线控制等功能。

车载充电机测试系统主要用于单/双向车载充电机的测试，单向车载充电机的主要作用是将电网电源转化为直流电为电动汽车动力电池充电。双向车载充电机除了具有单向车载充电机的功能外，还可以将动力电池储存的电能逆变输出为交流电，交流电可反馈给电网或提供家用。对于单向车载充电机，测试系统主要可实现以下项目的自动化测试：输入电压和频率（输入电压范围、输入频率范围）、充电功能、限压和限流特性、过压保护、欠压保护、短路保护、过温保护、反接保护、断电保护、启动冲击电流、谐波畸变率以及相关高压电气性能的测试，如功率因数和充电效率、输出电压/电流误差、输出响应时间等等。

电动汽车的动力电池作为储能设备通过双向车载充电机可向电网回馈电能或者给家用提供220 V交流电，目前市场上电动汽车关于此功能的应用，主要是将电池存储的能量逆变输出为220 V家用交流电，比如比亚迪新能源电动汽车基本配置了220 V交流电源接口，以满足车主出行使用高功率电器的用电需要。

通过车载充电机测试系统，可实现双向车载充电机逆变输出功能的各项测试，比如输出特性（输出电压、输出频率、谐波畸变率）、输出直流分量、输出短路、过载保护、效率和功率因数、负载效应等。

2  车载充电机自动化测试系统的测试实践

2.1  输出电压误差和电压纹波系数

根据QC/T895-2011标准，测试车载充电机输出电压误差和电压纹波系数项目时，车载充电机需连接阻性负载在恒压输出模式下工作，调节车载充电机输入电压在额定值的±15%范围内变化。输出电流在空载到额定电流范围内变化时，设定输出电压为UZ0，测试车载充电机的实际输出电压UZ，最终通过计算得到输出电压误差，在此过程中测试系统可同时实现车载充电机电压纹波的测试。

测试前只需将车载充电机接入测试系统，在测试系统软件上输入车载充电机的相关技术参数，如额定电压，输出电流等，并在测试系统上选择相应的测试程序和测试项目，即可自动完成输出电压误差和电压纹波系数的测试及数据的处理，表1给出了测试数据实例。从数据表中可以看出测试系统除了可以自动进行项目的测试，还可以通过程序编辑进行数据处理，输出最终目标数据，很大程度上提高了测试效率和测试的可靠性。

2.2  总谐波畸变率和电压波动

该实践主要确认双向车载充电机逆变交流输出的电源特性，谐波畸变和电压波动会造成设备损耗的增加，设备过热，加速元器件的老化等危害，降低设备的效率和利用率。现阶段车载充电机的逆变功能主要是将电池存储的能量逆变输出为220 V家用交流电，以满足车主出行使用高功率电器的用电需求，目前暂无相关国家或行业标准对车载充电机逆变输出性能进行规定，但随着电动汽车行业的快速发展，未来电动汽车回馈电网广泛应用时，对车载充电机输出电源质量的测试将至关重要。

车载充电机测试系统可对车载充电机的谐波畸变率（电压谐波和电流谐波）和电压波动进行实时监控和实时数据采集与记录，并可导出谐波和电压波动的变化曲线。图1、图2分别是电压总谐波畸变率和电压波动随时间变化的曲线，测试系统设置的数据更新率0.5 s。模拟测试过程中，车载充电机输出连接阻性负载，负载电流5 A。从图2中可以看出车载充电机的输出交流电压总谐波畸变率<2.5%，满足公共电网电压总谐波畸变率≤5%的要求。电压输出218V左右，与标准值220 V的偏差不足1%，电压波动范围小于<1 V，满足设备正常和安全使用的要求。

3  结语

本文对车载充电机自动化测试系统的基本原理和功能进行了简单介绍，通过对单向车载充电机输出性能的测试，验证了车载充电机测试系统的实用性。同时考虑了未来车载充电机可能的发展方向，针对双向车载充电机进行了车载充电机逆变输出性能的测试与验證。通过车载充电机自动化测试系统可简化测试流程，提高数据处理能力，大幅提高测试效率和测试的可靠性，满足实验室日益增长的自动化测试需求。

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