一种非车载充电机检测装置环流模块控制方法及装置与流程

本发明涉及充电机检测技术领域，具体为一种非车载充电机检测装置环流模块控制方法及装置。

背景技术：

充电桩在政策鼓励背景下，数量迅猛增长，由于涉及电能贸易结算公平问题，公司及计量行业急需提高对充电桩电能计量的检定校验能力，国网公司于6月13日正式发文要求计量中心对省内的充电桩电能计量进行室内首检，并加强充电桩实验能力建设，充电桩主要分交流充电与直流充电，其中交流充电计量沿用交流电能计量，已较为成熟，直流充电由于正处于推广应用的初步阶段，对公司与计量行业提出了新的能力要求，直流充电容量较大，若直流充电桩电能计量校验装置中的负载采用纯电阻或电子负载形式以及环流检测方式，直流充电桩每年定期的周期校验将带来较大的能源耗散，因此几种负载形式中环流检测方式将带来较大益处。

现有的非车载充电机检测装置环流模块控制方法及装置存在以下缺陷：由于检测过程中涉及多种不同的检测量程，大量程检测装置在非额定量程检测时损耗占比较大；且在不同的功率量程内，工作效率较低，使用效果不佳。

如何设计一种非车载充电机检测装置环流模块控制方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种非车载充电机检测装置环流模块控制方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明实施方式的一方面提供一种非车载充电机检测装置环流模块控制方法，包括以下步骤：

步骤1：接线：初步判断检测功率量程，当检测功率小于可回馈量程时，在充电桩出口处接入检测控制中心单元与环流负载单元；当判断检测功率大于可回馈量程时，在充电桩电气接口处接入检测控制中心单元、环流负载单元及电阻类负载(或并联其他负载单元)；

步骤2：开始测试；

步骤3：在输入界面登记充电桩铭牌等相关信息；

步骤4：利用检测装置所安温度、湿度、大气压力传感器检定环境条件判断(保护温度、湿度、大气压力)；判断环境条件符合设定要求时，继续检测工作；

步骤5：校验仪插枪并对充电桩枪头至开关部分进行绝缘性能检测；

步骤6：刷卡启动充电桩，启动环流模块负载单元，待环流单元进入稳定状态后，检测控制中心将目标工况或自定义功率工况设定为本次优化输入量，假定本次工况功率要求为p；

步骤7：若本次环流检测的环流模块为首次使用、增减或替换情况，进入步骤8；若否，进入步骤13；

步骤8：测试首次使用、增减或替换的环流模块的功率与模块效率的对应曲线。并将测试数据数组输入检测控制中心；

步骤9：检测控制中心对第i个测试数据，进行多项式拟合获得每个新模块的功率效率曲线，如y＝fi(pi)；

步骤10：利用功率效率曲线可以获得整体损耗公式为：

步骤11：本环流装置的等式约束条件可抽象如下：

或写成如下矩阵形式：

定义上式左边方阵为aeq，列向量为p；

上式可简写为：

aeq·p＝po

不等式约束如下：

为便于后续表述可规范成下述格式：

以矩阵格式表达上述不等式组为：

简化表达为：

a·p≤0

步骤12：使用逐步迭代的方法(pso)对在上述等式约束和不等式约束条件下寻找使ploss取得最小值的向量p；

步骤13：通过逐步迭代方法获得的多个模块的功率分配值将使整体环流装置获得的功率损耗最小；

逐步迭代方法步骤从步骤14开始：

步骤14：通过随机函数产生一个符合约束条件的初始位置点，如20个量的规模位置点；通过随机函数产生给各个初始化位置点的速度；

步骤15：计算当前位置的适应度函数作为评判好坏的标准；

步骤16：记录本粒子本次计算中的适应度函数值，并与本粒子历史最佳适应度函数值进行比较，若在本次计算中获得粒子历次计算中的最佳值，则将此位置信息传递给个体最佳位置；

步骤17：群体最优更新，将更新的个体最佳与群体当前最佳比较，若群体最佳低于更新的个体最佳，则将群体最佳值替换为本次个体最佳；

步骤18：更新粒子群速度信息；

步骤19：更新位置；

步骤20：回到步骤16，直至迭代次数结束；

步骤21：控制调整环流负载单元及充电桩构成的主电路系统按计量检定规程规定工况或者自定义工况工作，完整进行工作误差检测、计费金额误差检测；

步骤22：检测控制中心控制调整负载单元及充电桩构成的主电路系统按通信一致性标准规定进行充电桩一致性检测能力实现；

步骤23：检测控制中心控制调整负载单元及充电桩构成的主电路系统按非车载充电机互操作性要求进行检测实现；

步骤24：有检测单元向充电机发出停止充电机指令并生成报表，向负载单元发出停机要求；

步骤25：保存报表；

步骤26：测试结束。

为实现上述目的，本发明实施方式的另一方面还提供一种非车载充电机环流检测装置，包括直流充电桩、检测控制中心单元和环流负载单元，所述检测控制中心单元的两侧均设有充电通道，所述直流充电桩与充电通道通过充电枪接入口连接，所述环流负载单元与充电通道通过充电枪接出口连接，所述充电通道的一侧安装有辅助电源，所述辅助电源的一侧安装有电源管理模块，所述电源管理模块的一侧安装有电池，所述辅助电源和电池均与电源管理模块电性连接，所述充电通道的一侧安装有前端板，且所述前端板与充电通道串联连接，所述前端板的一侧安装有采样板，且所述采样板与前端板串联连接，所述采样板的一侧安装有工控机，且所述工控机与采样板信号连接，所述工控机的一侧安装有bms模拟器，且所述bms模拟器与工控机串联连接，所述环流负载单元由多组pwm整流器模块组成，且所述pwm整流器模块之间并联连接。

优选地，所述充电通道为大电流通道板。

优选地，所述电源管理模块主要为检测控制中心单元数字电路和模拟电路供应工作电源。

优选地，所述前端板将外部电压信号转化为适合ad进行采样的电压信号，并提供给采样板。

优选地，所述采样板将前端板提供的电压信号转换成数字信号，并提供给工控机。

优选地，所述bms模拟器根据国标等文件作为主要设计依据，用于与直流充电桩交互通信及控制。

优选地，所述环流负载单元主要用于实现检测时的大功率电能由本单元反馈回电网，其功率信息等由工控机控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明通过使用逐步迭代方法获得多个模块的功率分配值，可以使得整体环流装置获得的功率损耗降至最小，使原本耗散于模拟负载电阻及电子负载的电能能够通过环流校验装置能够再度返回相关设备，最终大幅度减少检测带来的能量损耗。

(2)本发明在检测功率量程超出环流量程范围之外时，可以通过并联电阻性负载进行大量程检测工作，也可并联其他的环流功率负载来进行量程扩大。且可在电能在充电桩与本装置的循环流转及隔离中实现电动汽车实际充电过程的模拟，并检测非车载充电机的工作误差，其特点在于充分考虑了模块的输出效率曲线，在此信息基础上对整体模块组进行优化调度，使其在全量程均获得高效率，对工作在非模块组的额定状态下的工况或其他所有量程均具有高效率的特点。

附图说明

图1为本发明装置原理图。

图示说明：1-直流充电桩；2-检测控制中心单元；3-环流负载单元；4-充电枪接入口；5-辅助电源；6-充电通道；7-电源管理模块；8-电池；9-充电枪接出口；10-前端板；11-bms模拟器；12-工控机；13-采样板；14-pwm整流器模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步地说明。

请参阅图1，本发明实施方式的一方面提供一种非车载充电机检测装置环流模块控制方法，包括以下步骤：

步骤1：接线：初步判断检测功率量程，当检测功率小于可回馈量程时，在充电桩出口处接入检测控制中心单元与环流负载单元；当判断检测功率大于可回馈量程时，在充电桩电气接口处接入检测控制中心单元、环流负载单元及电阻类负载(或并联其他负载单元)；

步骤2：开始测试；

步骤3：在输入界面登记充电桩铭牌等相关信息；

步骤4：利用检测装置所安温度、湿度、大气压力传感器检定环境条件判断(保护温度、湿度、大气压力)；判断环境条件符合设定要求时，继续检测工作；

步骤5：校验仪插枪并对充电桩枪头至开关部分进行绝缘性能检测；

步骤6：刷卡启动充电桩，启动环流模块负载单元，待环流单元进入稳定状态后，检测控制中心将目标工况或自定义功率工况设定为本次优化输入量，假定本次工况功率要求为p；

步骤7：若本次环流检测的环流模块为首次使用、增减或替换情况，进入步骤8；若否，进入步骤13；

步骤8：测试首次使用、增减或替换的环流模块的功率与模块效率的对应曲线。并将测试数据数组输入检测控制中心；

步骤9：检测控制中心对第i个测试数据，进行多项式拟合获得每个新模块的功率效率曲线，如y＝fi(pi)；

步骤10：利用功率效率曲线可以获得整体损耗公式为：

步骤11：本环流装置的等式约束条件可抽象如下：

或写成如下矩阵形式：

定义上式左边方阵为aeq，列向量为p；

上式可简写为：

aeq·p＝po

不等式约束如下：

为便于后续表述可规范成下述格式：

以矩阵格式表达上述不等式组为：

简化表达为：

a·p≤0

步骤12：使用逐步迭代的方法(pso)对在上述等式约束和不等式约束条件下寻找使ploss取得最小值的向量p；

步骤13：通过逐步迭代方法获得的多个模块的功率分配值将使整体环流装置获得的功率损耗最小；

逐步迭代方法步骤从步骤14开始：

步骤14：通过随机函数产生一个符合约束条件的初始位置点，如20个量的规模位置点；通过随机函数产生给各个初始化位置点的速度；

步骤15：计算当前位置的适应度函数作为评判好坏的标准；

步骤16：记录本粒子本次计算中的适应度函数值，并与本粒子历史最佳适应度函数值进行比较，若在本次计算中获得粒子历次计算中的最佳值，则将此位置信息传递给个体最佳位置；

步骤17：群体最优更新，将更新的个体最佳与群体当前最佳比较，若群体最佳低于更新的个体最佳，则将群体最佳值替换为本次个体最佳；

步骤18：更新粒子群速度信息；

步骤19：更新位置；

步骤20：回到步骤16，直至迭代次数结束；

步骤21：控制调整环流负载单元及充电桩构成的主电路系统按计量检定规程规定工况或者自定义工况工作，完整进行工作误差检测、计费金额误差检测；

步骤22：检测控制中心控制调整负载单元及充电桩构成的主电路系统按通信一致性标准规定进行充电桩一致性检测能力实现；

步骤23：检测控制中心控制调整负载单元及充电桩构成的主电路系统按非车载充电机互操作性要求进行检测实现；

步骤24：有检测单元向充电机发出停止充电机指令并生成报表，向负载单元发出停机要求；

步骤25：保存报表；

步骤26：测试结束。

为实现上述目的，本发明实施方式的另一方面还提供一种非车载充电机环流检测装置，包括直流充电桩1、检测控制中心单元2和环流负载单元3，检测控制中心单元2的两侧均设有充电通道6，直流充电桩1与充电通道6通过充电枪接入口4连接，环流负载单元3与充电通道6通过充电枪接出口9连接，充电通道6的一侧安装有辅助电源5，辅助电源5的一侧安装有电源管理模块7，电源管理模块7的一侧安装有电池8，辅助电源5和电池8均与电源管理模块7电性连接，充电通道6的一侧安装有前端板10，且前端板10与充电通道6串联连接，前端板10的一侧安装有采样板13，且采样板13与前端板10串联连接，采样板13的一侧安装有工控机12，且工控机12与采样板13信号连接，工控机12的一侧安装有bms模拟器11，且bms模拟器11与工控机12串联连接，环流负载单元3由多组pwm整流器模块14组成，且pwm整流器模块14之间并联连接，通过辅助电源5在电池8充电过程中，给bms模拟器11供电，由bms模拟器11实时监控电池的状态，通过bms模拟器11与直流充电桩1进行信息的相互交换，通过电源管理模块7将电能有效地分配给装置的不同组件。

充电通道6为大电流通道板，电源管理模块7主要为检测控制中心单元2数字电路和模拟电路供应工作电源，由于检测控制中心单元2分为模拟电路电源和数字电路电源两个部分，为了防止数字电路和模拟电路的相互干扰，采取单点接地等地线隔离的方式令数字和模拟模块各自工作在相对稳定的电源环境中，前端板10将外部电压信号转化为适合ad进行采样的电压信号，并提供给采样板13，采样板13将前端板10提供的电压信号转换成数字信号，并提供给工控机12，bms模拟器11根据gb/t18487.1-2015《电动汽车传导充电系统第1部分：通用要求》及gb/t27930-2015《电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议》作为主要设计依据，用于与直流充电桩1交互通信及控制，环流负载单元3主要用于实现检测时的大功率电能由本单元反馈回电网，其功率信息等由工控机12控制。

工作原理：在直流充电桩1工作时，通过充电枪接入口4与充电通道6连接给电池8供电，在电池8充电过程中，辅助电源5可以给检测控制中心单元2进行供电，也可以给bms模拟器11供电，由bms模拟器11实时监控电池8的状态，电源管理模块7将电能有效地分配给装置的不同组件，然后前端板10将外部电压信号转化为适合ad进行采样的电压信号提供给采样板13，再由采样板13将前端板10提供的电压信号转换成数字信号提供给工控机12，然后工控机12控制环流负载单元3的功率，环流负载单元3将检测时的大功率电能反馈回电网，在检测的功率量程超出环流量程范围之外时，可以通过并联电阻性负载进行大量程检测工作，也可并联其他的环流功率负载来进行量程扩大，这便是本装置的工作原理。

以上所述仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。