本发明涉及电气检测技术领域，具体涉及一种直流充电桩检测系统及检测方法。
背景技术：
充电基础设施建设是影响我国新能源汽车推广的关键性因素之一，国家采取桩站适度先行的建设战略。国家发改委《电动汽车充电基础设施发展指南(2015～2020年)》显示，我国充电基础设施发展的目标是“到2020年，建成集中充换电站1.2万座，分散充电桩480万个”。为保证直流充电桩可靠运行，需对充直流电桩投运前后进行检测。现有的检测系统或装置只能对直流充电桩部分电气性能或兼容性检测，缺少模拟故障检测。为对充电桩性能的全面测试，保证充电桩安全运行，亟待研发一种直流充电桩检测系统满足这一需求。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题，提出一种直流充电桩检测系统及检测方法，本发明用于对直流充电桩投运前后的输出电气性能和兼容性测试，解决了现有检测系统或装置检测指标较少，不能全面地反映充电桩充电性能，不能保证充电桩安全运行等问题，有效的提高了充电桩的可靠性。
为解决上述技术问题，本发明公开的一种直流充电桩检测系统，其特征在于：它包括直流模拟器、模拟充电过程测试负载、充电桩带载能力测试负载、模拟电源、录波器，所述直流模拟器包括模数转换器、数字电路处理模块和与被测直流充电桩接口匹配的检测系统接口，所述检测系统接口的直流输出正极端dc+和直流输出负极端dc-分别通过开关gk1和开关gk2连接模拟电源正极供电端和负极供电端，检测系统接口的接地端e-gnd连接模数转换器的接地端，检测系统接口的辅助电源正极端a+和辅助电源负极端a-分别连接充电桩带载能力测试负载的正极接口和负极接口，检测系统接口的第一连接确认信号通信端cc1和第二连接确认信号通信端cc2分别连接模数转换器的第一连接确认检测模拟信号接口和第二连接确认检测模拟信号接口，检测系统接口的can总线正极通信端口s+和can总线负极通信端口s-分别连接数字电路处理模块的can正极通信端和can负极通信端；
模数转换器的两个第一电压取样接口分别接入检测系统接口的直流输出正极端dc+和直流输出负极端dc-，模数转换器的两个第二电压取样接口分别接入检测系统接口的辅助电源正极端a+和辅助电源负极端a-，模数转换器的电流取样接口接入检测系统接口的直流输出正极端dc+，模数转换器的数字信号输出端连接数字电路处理模块的数字信号输入端；
模拟充电过程测试负载的正极接线端和负极接线端分别通过开关k5和k6连接检测系统接口的直流输出正极端dc+和直流输出负极端dc-；
所述录波器用于对拟充电过程测试负载的正极接线端和负极接线端以及检测系统接口的各个接口进行录播；
一种利用上述直流充电桩检测系统的充电桩检测方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：连接确认测试，连接确认测试检查直流充电桩是否能通过测量第一连接确认信号通信端cc1的电压值判断车辆插头与车辆插座的连接状态，并进入对应的充电状态；
若检测到第一连接确认信号通信端cc1的电压为第一预设电压，则判断检测系统与充电桩接口完全连接，直流充电桩接口的辅助电源向检测系统接口输出电压，直流模拟器开始工作，则此次测试结果正常；
步骤2：自检测测试，直流充电桩检查a+a-有电压输出，通过can总线向直流模拟器数字处理模块发送握手报文，上位机对充电桩发送的握手报文进行监测解析，同时发出握手报文，模拟电动汽车bms设置充电最高电压，然后直流充电桩进行绝缘检测和绝缘泄放；
步骤3：充电准备阶段，上位机通过直流模拟器的数字电路处理模块控制模拟电源模拟电动汽车正常充电蓄电池两端电压输出，同时闭合开关gk1和gk2，直流模拟器的数字电路处理模块通过can总线向直流充电桩发送bro＝0xaa报文报送蓄电池准备好，上位机监测到直流充电桩发送报文报送直流充电桩准备好信息，此次测试结果正常；
步骤4：充电阶段测试，上位机通过数字电路处理模块的can总线向直流充电桩发送报文报送蓄电池电压需求、电流需求,上位机通过控制直流模拟器对输出电压进行测量，并向直流充电桩发送报文报送蓄电池充电电压值信息和电流测量值信息；若上位机监测到直流充电桩向直流模拟器发送报文报送电压输出值、电流输出值、累计充电时间，充电允许状态，则此次测试结果正常；
步骤5：充电结束阶段测试，上位机通过直流模拟器的数字电路处理模块设置模拟电源的电压值，模拟电动汽车充电完成状态，并向直流充电桩发送报文报送终止充电，直流充电桩停止充电并发送中止充电报文，则此次测试结果正常。
本发明的有益效果为：
本发明可以对输入输出电流电压信号进行检测分析，还可以对充电桩本机充电控制兼容性检测和充电通信兼容性检测。其中控制兼容性测试包括桩体控制导引参数测试、正常充电过程测试和模拟蓄电池故障测试，通信兼容性测试包括直流充电桩握手阶段、配置阶段、充电阶段、结束阶段这四个阶段的通信测试。本发明可全面检测直流充电桩性能指标，保证直流充电桩可靠运行。另外本发明还具有结构简单，操作方便安全、工作效率高且可靠性好等优点。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
其中，1—直流模拟器、1.1—检测系统接口、1.2—模数转换器、1.3—数字电路处理模块、2—上位机、3—模拟充电过程测试负载、4—充电桩带载能力测试负载、5—模拟电源、6—录波器、7—信号选通器、8—被测直流充电桩接口、9—示波器、10—can转usb模块、11—功率分析仪。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
本发明的一种直流充电桩检测系统，如图1所示，它包括直流模拟器1、模拟充电过程测试负载3(大功率电阻负载，模拟电动汽车充电过程)、充电桩带载能力测试负载4(12v电子负载)、模拟电源5(bms模拟电源)、录波器6，所述直流模拟器1包括模数转换器1.2、数字电路处理模块1.3和与被测直流充电桩接口8匹配的检测系统接口1.1，所述检测系统接口1.1的直流输出正极端dc+和直流输出负极端dc-分别通过开关gk1和开关gk2连接模拟电源5正极供电端和负极供电端，检测系统接口1.1的接地端e-gnd连接模数转换器1.2的接地端，检测系统接口1.1的辅助电源正极端a+和辅助电源负极端a-分别连接充电桩带载能力测试负载4的正极接口和负极接口，检测系统接口1.1的第一连接确认信号通信端cc1和第二连接确认信号通信端cc2分别连接模数转换器1.2的第一连接确认检测模拟信号接口和第二连接确认检测模拟信号接口，检测系统接口1.1的can总线正极通信端口s+和can总线负极通信端口s-分别连接数字电路处理模块1.3的can正极通信端和can负极通信端；
模数转换器1.2的两个第一电压取样接口分别接入检测系统接口1.1的直流输出正极端dc+和直流输出负极端dc-，模数转换器1.2的两个第二电压取样接口分别接入检测系统接口1.1的辅助电源正极端a+和辅助电源负极端a-，模数转换器1.2的电流取样接口接入检测系统接口1.1的直流输出正极端dc+，模数转换器1.2的数字信号输出端连接数字电路处理模块1.3的数字信号输入端；
模拟充电过程测试负载3的正极接线端和负极接线端分别通过开关k5和k6连接检测系统接口1.1的直流输出正极端dc+和直流输出负极端dc-；
所述录波器6用于对拟充电过程测试负载3的正极接线端和负极接线端以及检测系统接口1.1的各个接口进行录播；
检测系统接口1.1和被测直流充电桩接口8均包括直流输出正极端dc+、直流输出负极端dc-、接地端e-gnd、辅助电源正极端a+、辅助电源负极端a-、第一连接确认信号通信端cc1、第二连接确认信号通信端cc2、can总线正极通信端口s+、can总线负极通信端口s-。
上述技术方案中，所述录波器6的电流信号接口接入检测系统接口1.1的直流输出正极端dc+，录波器6的第一电压信号接口接入检测系统接口1.1的直流输出正极端dc+与直流输出负极端dc-，录波器6的can总线通信接口接入检测系统接口1.1的can总线正极通信端口s+和can总线负极通信端口s-，录波器6的辅助电源接口接入检测系统接口1.1的辅助电源正极端a+和辅助电源负极端a-，录波器6的连接确认接口接入检测系统接口1.1的第一连接确认信号通信端cc1和第二连接确认信号通信端cc2，录波器6的第二电压信号接口接入模拟充电过程测试负载3的正极接线端和负极接线端。
上述技术方案中，检测系统接口1.1的直流输出正极端dc+与开关k5之间连接有开关k7的一端，检测系统接口1.1的直流输出负极端dc-与开关k6之间连接有开关k7的另一端。
上述技术方案中，数字电路处理模块1.3的控制信号输出端分别通过485总线连接模拟充电过程测试负载3、充电桩带载能力测试负载4和模拟电源5的控制信号输入端。
上述技术方案中，它还包括信号选通器7和示波器9，在信号选通器7的选通控制下，示波器9对录波器6选中的录波接口进行纹波分析。
上述技术方案中，它还包括上位机2，所述上位机2的usb通信接口通过can转usb模块10接入检测系统接口1.1的can总线正极通信端口s+和can总线负极通信端口s-，上位机2的以太网接口接入数字电路处理模块1.3的上位机通信接口。
上述技术方案中，它还包括开关k1、开关k1’、开关g1～开关g4、电阻r1～电阻r7，其中，开关k1的一端连接检测系统接口1.1的第一连接确认信号通信端cc1,开关k1的另一端通过电阻r1(1kω)连接检测系统接口1.1的接地端e-gnd，开关k1’的一端连接检测系统接口1.1的第一连接确认信号通信端cc1，开关k1’的另一端通过电阻r2(电阻r2为滑动电阻阻值范围为0.57～2kω)连接检测系统接口1.1的接地端e-gnd，开关g1的一端连接检测系统接口1.1的接地端e-gnd，开关g1的另一端通过电阻r3(20kω)连接检测系统接口1.1的直流输出正极端dc+，开关g2的一端连接检测系统接口1.1的接地端e-gnd，开关g2的另一端通过电阻r4(100kω)连接检测系统接口1.1的直流输出正极端dc+，开关g3的一端连接检测系统接口1.1的接地端e-gnd，开关g3的另一端通过电阻r5(20kω)连接检测系统接口1.1的直流输出负极端dc-，开关g4的一端连接检测系统接口1.1的接地端e-gnd，开关g4的另一端通过电阻r6(100kω)连接检测系统接口1.1的直流输出负极端dc-，模数转换器1.2的第二连接确认检测模拟信号接口通过电阻r7(1kω)连接12v电压源。
上述技术方案中，它还包括功率分析仪11，检测系统接口1.1的直流输出正极端dc+和直流输出负极端dc-与功率分析仪11连接，功率分析仪11对被测直流充电桩接口8通过检测系统接口1.1的输出电流电压特性进行采样分析，在被测直流充电桩接口8投运前，检测系统接口1.1用于与被测直流充电桩接口8的进线a、b、c、n连接，对输入电流电压进行采样分析。功率分析仪11对直流充电桩输出电流电压特性进行采样分析，在直流充电桩投运前也可与直流充电桩进线a、b、c、n连接(三相电流中的a相，b相，c相，n为中线)，对输入电流电压进行采样分析。
上述所有开关由上位机2进行开关控制，上述开关中k7是igbt型开关，其余开关均为继电器型开关，上位机2通过以太网控制直流模拟器开关电路、485通信总线、can通信，模拟电动汽车各种充电过程，模拟电路处理部分对模拟过程中线路信号进行采样分析，然后通过ad转换，数字电路处理模块将结果上传到上位机。本直流充电桩检测系统可模拟电动汽车充电过程，实现对充电桩本机检测。
一种利用上述直流充电桩检测系统的充电桩检测方法，它包括如下步骤：
步骤1：连接确认测试，连接确认测试检查直流充电桩是否能通过测量第一连接确认信号通信端cc1的电压值判断车辆插头与车辆插座的连接状态，并进入对应的充电状态；
若检测到第一连接确认信号通信端cc1的电压为4v，则判断检测系统与充电桩接口完全连接，直流充电桩接口的辅助电源向检测系统接口1.1输出12v电压，直流模拟器1开始工作，则此次测试结果正常；
步骤2：自检测测试，直流充电桩通过can总线向直流模拟器1的数字电路处理模块1.3发出握手报文，上位机2对直流充电桩发送的握手报文进行监测解析，同时发出握手报文，模拟电动汽车bms设置充电最高电压，然后直流充电桩进行绝缘检测和绝缘泄放。
步骤3：充电准备阶段，上位机2通过直流模拟器1的数字电路处理模块1.3控制模拟电源5模拟电动汽车正常充电蓄电池两端电压输出，同时闭合开关gk1和gk2，直流模拟器1的数字电路处理模块1.3通过can总线向直流充电桩发送报文报送蓄电池准备好，上位机2监测到直流充电桩发送报文报送直流充电桩准备好信息，此次测试结果正常；
步骤4：充电阶段测试，上位机2通过数字电路处理模块1.3的can总线向直流充电桩发送报文报送蓄电池电压需求、电流需求,上位机通过控制直流模拟器1对输出电压进行测量，并向直流充电桩发送报文报送蓄电池充电电压值信息和电流测量值信息；若上位机2监测到直流充电桩向直流模拟器1发送报文报送电压输出值、电流输出值、累计充电时间，充电允许状态，则此次测试结果正常；
步骤5：充电结束阶段测试，上位机2通过直流模拟器1的数字电路处理模块1.3设置模拟电源5的电压值，模拟电动汽车充电完成状态，并向直流充电桩发送报文报送bms中止充电，直流充电桩停止充电并发送报文报送直流充电桩中止充电，则此次测试结果正常。
本发明还能进行直流充电桩控制导引线参数测试，测试过程为，检测系统接口与直流充电桩接口连接，直流充电检测系统对直流充电桩开始检测，启动直流充电桩，直流充电桩开始检测连接确认cc1点电压，上位机通过直流模拟器1控制开关k1、k1’,设置连接确认端cc1与接地e-gnd电阻，当开关k1闭合时，r1＝1kω，检测到连接确认端cc1电压为4v，则判断检测系统与充电桩接口完全连接，充电桩辅助电源向检测系统输出辅助电源电压，同时向检测系统周期发送握手报文；当开关k1断开，开关k1’闭合时，控制r2＝0.57kω，则连接确认端cc1电压为3.2v，或者控制r2＝4.8kω，则连接确认端cc1电压为4.8v，则判定检测系统与充电系统没有完全连接，上位机显示连接不可靠。
本发明还能进行直流充电桩异常充电过程测试，过程为上位机2控制直流模拟器1停止10s，周期发送bmv、bmt、bsp报文，模拟蓄电池通信故障，若直流充电桩停止充电则此次测试结果正常。
本发明还能进行充电通信兼容性测试，在充电过程中，通信兼容性测试包括握手阶段、配置阶段、充电阶段、结束阶段。
1、握手阶段测试案例
直流充电桩与直流模拟器物理连接完成后，直流模拟器测试系统启动，直流充电桩周期发送握手报文，则直流充电桩通信符合结果要求；上位机检测到直流充电桩发出的握手报文后，直流模拟器250ms周期发出握手报文，直流充电桩完成绝缘检测，周期发送辨识报文，spn2560＝0x00，则直流充电桩通信符合结果要求；进入握手识别阶段，直流模拟器收到辨识报文，spn2560＝0x00，直流模拟器停止发送报文，直流充电桩自初次发送辨识报文起5s内发送spn2560＝0x00，超过5s发送spn3921＝0x01，则直流充电桩通信符合结果要求。
2、配置阶段测试案例
直流模拟器收到辨识报文，spn2560＝0xaa后，直流模拟器500ms周期发送蓄电池参数报文，直流充电机停止发送辨识报文，spn2560＝0xaa，周期发送cml报文，则直流充电桩通信符合结果要求；直流模拟器收到直流充电桩最大输出能力报文，时间同步信息报文，但未准备就绪，模拟器250ms周期发送spn2829＝0x00bro报文，直流充电桩电机继续周期发送最大输出能力报文，则直流充电桩通信符合结果要求。
3、充电阶段测试案例
直流模拟器收到spn2830＝0xaa的cro报文，直流模拟器250ms周期发送蓄电池充电总状态报文，50ms周期发送蓄电池充电需求报文，直流充电桩停止发送直流充电桩输出就绪状态，spn2830＝0xaa，50ms周期发送直流充电桩充电状态报文，则流充电桩通信符合结果要求；直流模拟器收到直流充电桩充电状态报文，模拟器10s周期发送蓄电池电压、蓄电池温度、蓄电池预留报文，直流充电桩50ms周期发送直流充电桩充电状态报文，则直流充电桩通信符合结果要求。
4、结束阶段测试案例
直流模拟器收到直流充电桩中止报文或者发送bms中止充电报文，进入结束阶段，此时若直流模拟器250ms周期发送bms统计数据报文，充电机250ms周期发送直流充电桩统计数据报文，则直流充电桩通信符合结果要求；若直流模拟器不发送报文，充电机自初次发送直流充电桩中止充电起5s内按10ms周期发直流充电桩中止充电，超过5s发送spn3927＝0x01，则直流充电桩通信符合结果要求。
本发明还能进行低压辅助电源测试，上位机通过直流模拟器485总线通信设置充电桩带载能力测试负载4，通过信号选通器和示波器提取辅助电源a+和a-电压信号，分析辅助电源输出电压纹波系数。
本发明还能进行充电输出试验
(1)输出电压误差试验：设置直流充电桩恒压工作，带载50％in，要求输出电压误差不大于±0.5％
试验方法：负载设置恒流工作模式，功率分析仪测量直流充电桩输出电压电流。
(2)输出电流误差试验：设置直流充电桩恒流工作，要求输出电压设置umen，输出电流误差＜30a时不大于±0.3a，≥30a时不大于±1％。
试验方法：负载设置恒压工作模式，功率分析仪测量直流充电桩输出电压电流。
(3)效率和功率因数试验：直流充电桩恒压恒流工作模式下，功率分析仪测量充直流充电桩输入侧功率因数及有功功率，输出侧直流功率。
本发明还能进行绝缘性能试验，实验过程为：本发明接入充电桩后，上位机通过直流模拟器控制开关电路，闭合开关g1和开关g3，若充电桩停止充电，则绝缘性能测试结果正常；闭合开关g2和开关g4，若直流充电桩没有停止充电，但有报警，则绝缘性能测试结果正常。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。