便携式电动汽车直流新能源汽车测试装置及系统的制作方法

本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及便携式电动汽车直流新能源汽车测试装置及系统。

背景技术

近几年，随着人们环保意识的增强和国家政策的导向，越来越多的人选择电动汽车作为代步工具。而电动汽车面临一项重要的问题就是充电问题。目前正在大范围的进行充电设施建设，要保证充电设施能够高效快捷的给电动汽车充电，就需要对充电桩进行定期的检测和维护。

而当前现有充电桩/充电机检测装置多为多个设备的集成，如示波器、功率分析仪、交/直流电源、交/直流负载等，体积庞大，系统复杂，仅仅适合实验室对充电桩/充电机进行检测，不适合进行现场检测。

而且从充电桩的投运和现场使用情况得知，电动汽车用户在使用公共桩时，无法正常充电、充电致使电动汽车故障甚至毁坏电动汽车的事故时有发生，如何对诸多故障现象进行快速、准确定位，继而进行运维，提高用户对充电桩的使用体验，是当前的重大难题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供了便携式电动汽车直流新能源汽车测试装置及系统，通过模块化设置的充电检测器、电气参数检测器、通信连接检测器和工控机，提高了对待测直流充电桩检测的便捷性。

第一方面，本发明实施例提供了便携式电动汽车直流新能源汽车测试装置，包括：模块化设置的充电检测器、电气参数检测器、通信连接检测器和工控机；

所述充电检测器、所述电气参数检测器和所述通信连接检测器均和所述工控机相连接；

所述充电检测器，用于在所述工控机的第一控制信号下对待测直流充电桩进行充电检测；

所述电气参数检测器，用于在所述工控机的第二控制信号下对待测直流充电桩进行电气参数的检测；

所述通信连接检测器，用于在所述工控机的第三控制信号下对待测直流充电桩进行连接测试。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述充电检测器包括相连接的电源板和直流充电测试接口模拟电路；

所述电源板，用于引入外部电源信号作为电源输入信号，且，当所述外部电源信号的个数大于或者等于两个时，按照预设的优先级选择其中一个所述外部电源信号作为电源输入信号；

所述直流充电测试接口模拟电路，用于在所述第一控制信号下通过继电器切换电阻阵列的排列方式，以在不同阻值下对待测直流充电桩进行充电检测。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述电气参数检测器包括电平转换板；

所述电平转换板，用于在所述第二控制信号下将所述电源输入信号划分为开关型电源输入信号和模拟型电源输入信号；

所述电平转换板，还用于通过低压驱动电流光耦对所述开关型电源输入信号进行隔离和/或通过高精度线性光耦对所述模拟型电源输入信号进行隔离，且，对隔离后的信号进行幅值调整。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述通信连接检测器包括电池管理系统模拟器；

所述电池管理系统模拟器，用于在所述第三控制信号下生成动作信号和时间信号，且，将所述动作信号和所述时间信号发送给待测直流充电桩。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述电池管理系统模拟器，还用于在所述第三控制信号下生成通道选通信号，且，通过所述通道选通信号来选择用于发送所述动作信号和所述时间信号的发送端口。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述电气参数检测器还包括相连接的通道选通板和高速采集板，所述通道选通板与所述电平转换板相连接；

所述通道选通板，用于匹配所述电平转换板和所述高速采集板之间的连通通道。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述高速采集板，用于在预设触发方式下，采集幅值进行调整后的所述开关型电源输入信号和/或所述模拟型电源输入信号。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述电气参数检测器还包括电池模拟设备，所述电池模拟设备与所述待测直流充电桩相连；

所述电池模拟设备，用于采集所述待测直流充电桩的充电电压信号。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述电气参数检测器还包括直流电采集板；

所述直流电采集板与所述直流充电测试接口模拟电路相连接；

所述直流电采集板，用于通过直流传感器采集所述待测直流充电桩在充电过程中的充电电流，且，根据所述充电电流计算充电电能。

第二方面，本发明实施例提供了便携式电动汽车直流新能源汽车测试系统，包括：上位机和上述任一项所述的便携式电动汽车直流新能源汽车测试装置；

所述上位机和所述便携式电动汽车直流新能源汽车测试装置通过网络相连接；

所述上位机，用于向所述便携式电动汽车直流新能源汽车测试装置发送测试指令，且，根据所述便携式电动汽车直流新能源汽车测试装置的测试结果生成报告。

本发明实施例提供的便携式电动汽车直流新能源汽车测试装置及系统，其中，该便携式电动汽车直流新能源汽车测试装置包括：模块化设置的充电检测器、电气参数检测器、通信连接检测器和工控机，在该便携式电动汽车直流新能源汽车测试装置中，充电检测器、电气参数检测器和通信连接检测器均和工控机相连接，检测过程中，充电检测器用于在工控机的第一控制信号下对待测直流充电桩进行充电检测，即检测充电过程是否符合标准要求以及是否安全可靠等；电气参数检测器用于在工控机的第二控制信号下对待测直流充电桩进行电气参数的检测，即检测待测直流充电桩的电气特性，以及在充电过程中的电气参数是否符合要求等；通信连接检测器用于在工控机的第三控制信号下对待测直流充电桩进行连接测试，即检测待测直流充电桩与电动汽车内的电池管理系统之间的通信是否正常等；通过上述处理过程，能够对待测直流充电桩的状态进行准确判断，从而提升了对待测直流充电桩的检测效率，加强了对待测直流充电桩的维护力度，使待测直流充电桩更加便于使用。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的便携式电动汽车直流新能源汽车测试装置的连接图；

图2示出了本发明实施例所提供的便携式电动汽车直流新能源汽车测试装置的连接示意图；

图3示出了本发明实施例所提供的便携式电动汽车直流新能源汽车测试装置的结构框架图；

图4示出了本发明实施例所提供的便携式电动汽车直流新能源汽车测试系统的结构连接图。

图标：1-充电检测器；2-电气参数检测器；3-通信连接检测器；4-工控机；5-上位机；6-便携式电动汽车直流新能源汽车测试装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

近年来，电动汽车的数量逐渐增多，在电动汽车使用过程中的一个主要问题就是充电问题。目前普遍使用充电桩来为电动汽车进行充电，为了保证充电桩能够高效快捷的给电动汽车充电，需要对充电桩进行定期的检测和维护。而当前现有充电桩/充电机检测装置多为多个设备的集成，如示波器、功率分析仪、交/直流电源、交/直流负载等，体积庞大，系统复杂，仅仅适合实验室对充电桩/充电机进行检测，不适合进行现场检测。这样，在使用过程中，常常会出现电动汽车用户在使用公共桩时，无法正常充电、充电致使电动汽车故障甚至毁坏电动汽车的事故。

基于此，本发明实施例提供了便携式电动汽车直流新能源汽车测试装置及系统，下面通过实施例进行描述。

实施例1

参见图1、图2和图3，本实施例提出的便携式电动汽车直流新能源汽车测试装置具体包括：模块化设置的充电检测器1、电气参数检测器2、通信连接检测器3和工控机4，在该便携式电动汽车直流新能源汽车测试装置中，在本便携式电动汽车直流新能源汽车测试装置中有两种通讯总线，低速设备(例如，充电检测器、电气参数检测器和通信连接检测器之间)通过485总线实现交互，高速设备(例如，充电检测器、电气参数检测器、通信连接检测器和工控机之间)通过网络交换机进行数据通讯，上述充电检测器、电气参数检测器和通信连接检测器均和工控机相连接，在使用过程中，充电检测器用来在工控机的第一控制信号下对待测直流充电桩进行充电检测，即检测充电过程是否符合标准要求以及是否安全可靠等；电气参数检测器用于在工控机的第二控制信号下对待测直流充电桩进行电气参数的检测，即检测待测直流充电桩的电气特性，以及在充电过程中的电气参数是否符合要求等；通信连接检测器用于在工控机的第三控制信号下对待测直流充电桩进行连接测试，即检测待测直流充电桩与电动汽车内的电池管理系统之间的通信是否正常等。

需要进行说明的是，上述第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号分别为工控机向该便携式电动汽车直流新能源汽车测试装置发出的检测信号，即在该便携式电动汽车直流新能源汽车测试装置中，工控机内运行有测试软件，通过工控机实现测试任务的下发等，并通过上述第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号来开启各个不同的测试过程。

上述模块化的设置中，主要是将具备充电检测、电气参数检测和通信连接检测功能的元器件等都分别布设在电路板上，并通过各个电路板之间的连接等来实现具体功能。

上述充电检测器包括相连接的电源板和直流充电测试接口模拟电路，在使用过程中，电源板用来引入外部电源信号来作为电源输入信号，并且，当外部电源信号的个数大于或者等于两个时，按照预设的优先级选择其中一个外部电源信号作为电源输入信号，通常，电源板将外部电源信号转换为标准电平(12v)之后引入内部电源总线，并支持三种外部电源信号，分别为220v交流市电，外部12v直流电源和充电机中的辅助电源。在上述三种外部电源信号有两者或多于两者存在时，采用优先级方式自动选择输入源，常见的优先级从高到低依次为：220v交流市电、外部12v直流电源和充电机中的辅助电源。

上述直流充电测试接口模拟电路用来在第一控制信号下通过继电器切换电阻阵列的排列方式，以在不同阻值下对待测直流充电桩进行充电检测。设置不同阻值的原因在于，不同的电动汽车的测试接口类型不一样，各个测试接口的电阻值不同，并且，测试接口中开关的状态不同，这样，电动汽车的充电枪或者充电座中会出现多种不同的状态，相应的，对每种状态下的电气特性都需要进行相关的充电检测。在本实施例中，直流充电测试接口模拟电路可通过继电器切换电阻阵列的排列方式，模拟充电抢或充电座中电阻(如图2中r2，r3，r4)不同的阻值，及开关的不同状态(如图2中的开关s)，来完成不同的实验需求。

为了能够对检测过程中的所有外部电源信号进行有效采集，需要将所有外部电源信号都调整到adc能够采集的量程范围以内，因此，上述电气参数检测器包括电平转换板，电平转换板用于在第二控制信号下将电源输入信号划分为开关型电源输入信号和模拟型电源输入信号，从而有效的对数据进行了分类，之后，电平转换板还用于通过低压驱动电流光耦对开关型电源输入信号进行隔离和/或通过高精度线性光耦对模拟型电源输入信号进行隔离，上述对不同类型的输入信号进行不同处理是为了将其更好的进行隔离，从而使其离散化，便于采集，并且，对隔离后的信号进行幅值调整，从而能够使离散后的开关型电源输入信号和模拟型电源输入信号更加均匀。

上述通信连接检测器包括电池管理系统模拟器，简称为bms(batterymanagementsystem)模拟器，在使用过程中，电池管理系统模拟器用来在第三控制信号下生成动作信号和时间信号，并且，将动作信号和时间信号发送给待测直流充电桩，具体的发送介质为can总线，即通过can总线与充电桩进行通信。在该便携式电动汽车直流新能源汽车测试装置中，bms模拟器为被动装置，其动作信号(需要发送的具体数据帧)和时间信号(数据帧发送时刻)均由工控机(例如，运行在工控机中的控制软件)以网络通讯的形式下发到bms模拟器中。

上述电池管理系统模拟器还用来在第三控制信号下生成通道选通信号，并且，通过通道选通信号来选择用于发送动作信号和时间信号的发送端口。原因在于，高速采集板只有四个通道，而电池管理系统模拟器要发送动作信号和时间信号的发送端口的通道可以有多个，因此，需要先由电池管理系统模拟器来选取发送端口中的具体发送通道，以便于动作信号和时间信号的快捷发送。

相应的，上述电气参数检测器还包括相连接的通道选通板和高速采集板，并且，通道选通板与电平转换板相连接，通道选通板用来匹配电平转换板和高速采集板之间的连通通道。即实际使用过程中，输入通道大于四个，因此，需要根据测试项目来选择不同的通道接入这四路采集通道，将电平转换板和高速采集板之间的连通通道进行有效匹配，从而为高速采集板能够采集到准确的动作信号和时间信号等表征充电过程的信号进行铺垫。

在具体实施过程中，高速采集板用来在预设触发方式下，需要进行说明的是，上述预设触发方式包括录波时间触发、电平触发、上升沿触发和下降沿触发等多种触发方式中的一种，采集幅值进行调整后的开关型电源输入信号和/或模拟型电源输入信号。并且，高速采集板使用一个14位，125msps采样率的四通道adc来完成高速信号同步采集工作，采样率2ksps到125msps可程控，采样深度最大200mb，从而能够保证对检测数据的有效采集。

另外，电气参数检测器还包括电池模拟设备，电池模拟设备与待测直流充电桩相连，在使用过程中，电池模拟设备用来采集待测直流充电桩的充电电压信号。即电池模拟设备模拟被充电对象-电池的电压状态，与使用真实的电池相比，能够有效节约电池资源。电池模拟器在采集待测直流充电桩的充电电压信号的过程中采用线性放大器，可实现0到1000v线性调节，并通过端口的高压继电器，来模拟电池反接时电压反相的情况。

另外，电气参数检测器还包括直流电采集板，并且，直流电采集板与直流充电测试接口模拟电路相连接，在使用过程中，直流电采集板用来通过直流传感器采集待测直流充电桩在充电过程中的充电电流，并且，根据充电电流计算充电电能。具体实施时，直流电压采集采用高精度电阻分压，获取适合adc采集的电压信号。直流电流采集采用高精度直流传感器，将充电电流转换为供采样的直流小信号，供adc采样，采用24位多通道同步采样adc，对电压、电流信号进行采集，实时计算电能，并以电能脉冲形式输出。

另外，为了更好的模拟出待测直流充电桩的负载情况，在该便携式电动汽车直流新能源汽车测试装置中还包括内置的程控负载，用于小功率测试的环境；如果需要进行大功率测试，需要外扩大功率的负载，从而使对负载的测试更加灵活。

参见图3，在交流侧，l1，l2，l3相电压及相电流，通过电压传感器和电流传感器转换为电压类型的小信号获得，这些小信号引入电能采集板用来采集交流电能的同时，也引入电平转换板，幅值被调整为10伏后引入通道选通板。充电枪充电过程中的dc+与dc-之间的电压信号udc和idc经过电压传感器和电流传感器转换为小信号后，首先进入直流采集板，进行高精度采集，其次也会被引入电平转换板，同样转换为10伏后引入通道选通板。cc1，cc2相对于pe之间的电压直接引入电平变换板，将电压转换为10伏后引入通道选通板。辅助电源a+与a-之间的电压信号uaa和iaa也是直接引入电平转换板，将电压调整为10伏后，引入通道选通板。工控机控制通道选通板，将引入的信号中的四种信号选通，引入高速数据采集板，实现数据的高速、实时采集，采集结果最终被工控机获取，作为测试的基础数据，参与测试结果的评断。

综上所述，本实施例提供的便携式电动汽车直流新能源汽车测试装置包括：模块化设置的充电检测器、电气参数检测器、通信连接检测器和工控机，上述各个器件之间的连接关系为：充电检测器、电气参数检测器和通信连接检测器均和工控机相连接，在使用过程中，充电检测器用来在工控机的第一控制信号下对待测直流充电桩进行充电检测，检测充电过程是否符合标准要求，是否安全可靠；电气参数检测器用于在工控机的第二控制信号下对待测直流充电桩进行电气参数的检测，能检测充电桩的电气特性，在充电过程中电气参数是否符合要求；通信连接检测器用于在工控机的第三控制信号下对待测直流充电桩进行连接测试，检测和记录电动汽车电池管理系统发出的报文是否满足标准规定；通过上述处理过程，实现了对待测直流充电桩的便捷测试，方便快捷。

实施例2

参见图4，本实施例提供了便携式电动汽车直流新能源汽车测试系统包括：上位机5和上述任一项的便携式电动汽车直流新能源汽车测试装置6，在该便携式电动汽车直流新能源汽车测试系统中，上述上位机和便携式电动汽车直流新能源汽车测试装置通过网络相连接，需要进行说明的是，通过网络相连接包括有线网络(例如，通过rj45连接器做成的网线等)和无线网络(例如，wifi等)两种，这里的上位机具体包括电脑、平板或手机等，该便携式设备可以通过网线或wifi来连接至电脑、平板或智能手机来进行软件的操作和报告的读取。在使用过程中，上位机用来向便携式电动汽车直流新能源汽车测试装置发送测试指令，并且，上位机还能够根据便携式电动汽车直流新能源汽车测试装置的测试结果生成报告，这里的测试结果是便携式电动汽车直流新能源汽车测试装置在接收到上述测试指令后产生的，即上位机实现测试任务的下发、测试过程数据的上传、测试结果报告的生成等，从而实现了对便携式电动汽车直流新能源汽车测试装置的有效控制，方便快捷。

综上所述，本实施例提供的便携式电动汽车直流新能源汽车测试系统包括：上位机和上述任一项的便携式电动汽车直流新能源汽车测试装置，并且，上位机和便携式电动汽车直流新能源汽车测试装置通过网络相连接，在使用时，上位机用来向便携式电动汽车直流新能源汽车测试装置发送测试指令，并且，上位机还能够根据便携式电动汽车直流新能源汽车测试装置的测试结果生成报告，从而方便快捷的实现了对整个测试过程的控制和结果读取。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程，可以参考前述实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。