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电动汽车充电设施检测及故障诊断

发表时间：2021/4/14 来源：《中国科技信息》2021年4月作者：张超叶晏

[导读] 电动汽车的出现为人们出行提供了便利，但一些车辆问题也随之暴露出来。充电设施检测技术有助于车辆故障检测与故障分析，使电动车充电设施获得高效的运营管理，实现低碳绿色出行，未来发展潜力巨大。对此，笔者结合实践研究，对电动汽车充电设施检测技术与故障分析展开分析。

新疆维吾尔自治区喀什市国网新疆电力有限公司伽师县供电公司张超叶晏 844000

摘要：电动汽车的出现为人们出行提供了便利，但一些车辆问题也随之暴露出来。充电设施检测技术有助于车辆故障检测与故障分析，使电动车充电设施获得高效的运营管理，实现低碳绿色出行，未来发展潜力巨大。对此，笔者结合实践研究，对电动汽车充电设施检测技术与故障分析展开分析。
关键词：电动汽车；充电设施；检测；故障诊断
        引言
        伴随着可持续战略目标的提出，新能源电动汽车快速占领汽车市场，得到了人们支持与信赖。但是，仍然有一些人对电动汽车较为排斥，在充电设施安全方面存在异议。如果能够完善充电设施检测技术，规范产品，将有望实现电动汽车普及，推动汽车行业进步发展，实现可持续发展目标。
        1建设电动汽车充换电设施的必要性
        在能源危机和气候变暖的双重挑战下，电动汽车成为发展低碳经济、落实节能减排政策的重要途径。电动汽车作为一种新型交通工具，是缓解我国石油资源紧张、城市大气污染严重问题的重要手段，是推进交通发展模式转变的有效载体。电动汽车有着很好的社会效益和环境效益，集中表现在以下几个方面：（1）污染小电动汽车在本质上是一种零排放汽车，无污染。从噪音的角度来讲，大规模推广电动汽车将大幅度降低城市噪音。（2）改善电网负荷电动汽车可有效平衡电网峰谷负荷，提高机组利用率。（3）节约能源据测算，以电网电力为动力的电动汽车综合能量利用率远高于其它能源方式，节能意义重大。（4）落实科学发展观的重要举措发展电动汽车是贯彻国家能源战略、落实节能减排政策、参与建设资源节约型和环境友好型社会、履行社会责任的重大战略举措。电动汽车能源供给系统是电动汽车的重要支撑，建设电动汽车充换电设施，是推动电动汽车产业发展的基础。因此，建设电动汽车充换电设施势在必行。
        2电动汽车充电设施检测技术
        2.1系统研究
        将CAN通讯协议体系作为核心，进行原有可编程直流负载、直流车辆接口电路模拟器、多通道录波设备融合。引进太阳能电池板、锂电池等技术，科学分配，使汽车BMS模拟、信息搜集、光储系统的稳定运行。充电设施充电兼容性智能化检验包含：第一，直流汽车接口电路模拟器，具有充电枪标准接口和R4电阻仿真模拟作用，达到各接口触点仿真性。第二，可编程直流荷载，容量在60kW，荷载电压接入在200V--1000V的，电流加载在0--120A，荷载和独立应用。第三，光伏系统引入，车顶单晶光伏发电太阳能电池板，功率100W大小1㎡。迅速铺设单晶电池板，功率为400W，借助DC/DC光伏变流器为储能锂电池充电，达到荷载检测、照明、传感器等系统的供电。第四，储能锂电池组选择3个24节40Ah锂电池，电池容量9kWh，与DC/DC双向变流器配合对逆变器、电池模拟进行供电。第五，多通道录波设备。选择多个高速10MS/S12--Bit绝缘单元，CAN总线监视单元，4个1400Vpk100MHz高低压差分探头。系统有着较高的继承性，符合固定测试设备安装要求，其中包含检测接口、扩展接口。设备供电系统分别为外接220V交流电与储能电池，功率3kW以上，布线稳固在后备箱，防止重复检测，达到自动化检测。
        2.2软件设计
        通讯一致性自动化检测系统，检测过程中自主进行数据搜集与分析。互操作性检测系统经过录波仪和计算机软件关联进行采样记录，达到整体性控制，根据要求截取相应参数。

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检测过程中都可以利用数据搜集与自动分析获得检测结果，如：结果分析、测试状态，检测效率较高。
        2.3检测分析
        结合检测内容，测试系统控制终端向调压装置、负载装置提交控制指令，调压装置控制电压、负载装置控制电阻，接收到反馈命令后记录电流、电压。通过控制装置与计算后把谐波含量、电流、电压输送到录波处理装置。处理装置受到数据后编制变化曲线，得出充电机效率、稳压状态，再传输至测试系统控制端展开比较，生成测试结果显示出来。结合事前设定的标准报告出示检测报告，储存到内部系统。现场检测过程中要求车载充电设施检测平台进入现场，做好安全控制即可开始检测。关于设备处于汽车内部，检测过程中主要简单的插拔式接线即可。
        3电动汽车充电设施常见故障诊断
        电动汽车的充电模式常见的有交流充电、直流充电、传导式充电、群控充电、感应式充电等。现在主流的直流充电模块为三相交流电输入、直流电压输出可调的高频开关整流AC/DC模块，其具备多模块可并联性能，可满足大、中、小型充电场景需求。直流充电模块采用全数字控制，智能化程度高，与监控单元之间采用CAN通信，通过监控单元可实现对充电模块调压、限流、单模块开关机等操作。直流充电桩供电采用三相四线制，能够提供足够大的功率且输出的电压及电流可调整范围大，可满足快充的要求。交流充电桩经车载充电机为电动汽车补充电能，车载充电机是根据电动汽车动力电池的种类和性能设计的、固定安装于电动汽车上的充电装置，它将输入的单相或三相交流电源经过电能变换为直流输出后对动力电池充电。电动汽车充电过程中，车载充电机通过CAN总线接口与电池管理系统(BMS)进行实时通信来获取电池充电状态和充电需求，同时充电机根据充电需求调整输出参数，并将充电回路状态实时信息发送给电池管理系统。电动汽车充电中，电池的过充电或欠充电都会对电池内部造成损坏，加快电池老化，进而影响电池性能，不恰当的充电方式是造成电池寿命减短的主要原因。充电模式的选择决定了电池寿命的长短，恒流充电、恒压充电以及分阶段充电都是较常用的充电方式。交/直流充电桩接口复杂，充电模式各有优缺，下面介绍比较常见的充电桩故障并分析诊断过程。充电桩显示车辆未连接。重点检查快速充口CC1端和PE端之间是否存在1kΩ电阻、快充口导电层是否存在脱落现象、充电枪CC2与PE间是否导通。动力电池继电器未闭合。重点检查充电桩输出正极唤醒信号，充电桩输出负极唤醒信号和PE间的导通性，确认充电设备的CAN通信是否处于正常状态。电池继电器正常闭合，但无电流输出。首先看连接器连接状态是否正常，其次看高压熔断丝是否出现熔断现象，重点检查使能信号输入是否保持在12V。互操作充电阶段故障。正常充电时充电桩输出和车辆实际需求一致，如果充电机不能根据需求实时调整输出电压和电流，此时应该检查程序是否下发到充电模块。电子锁故障。在充电过程中电子锁始终是处于锁定状态的，如果此时电子锁可以开启，则有可能是电子锁已经损坏，或者充电桩未设置此程序。
        结语
        当前电动汽车及充电设施行业处于高速发展时期，标准趋于完善。但是由于充电设施自身的问题导致电动汽车充电兼容性差、无法充电甚至发生事故、用户体验不好等一系列问题。为了更好地解决充电桩的问题，避免充电设施与车辆充电不兼容而造成的巨大社会资源浪费，要对充电设施开展详细的检测。
参考文献
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