CN102866700A - 电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪及实现方法，该控制导引测试仪模拟电动汽车与电动汽车充电桩建立充电连接、完成充电的全过程，测试电动汽车交流充电桩与电动汽车的连接状态及参数，并依据GB/T 20234-2011要求对充电桩与电动汽车建立物理、电气连接全过程的时序正确性、可靠性进行测试。该控制导引测试仪采用可视化的方式提示用户当前测试状态，并预留与外部设备通信的接口，可将检测信息以报文形式发送给计算机或其它处理装置。本发明能够为专业检测机构或电动汽车生产制造商提供有效检测、评估电动汽车交流充电桩连接装置控制导引信号时序正确性和可靠性的手段和工具。

Description

电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪及实现方法

技术领域

本发明涉及测试及计量领域，具体涉及一种电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪及实现方法。

背景技术

在全球倡导低碳经济的背景下，为节约能源、减少温室气体排放，汽车工业发展的重心正在发生转变，发展新能源汽车已成为主流发展趋势。电动汽车具有零排放、高能效、运行和维护成本低等特点，电动汽车的推广和普及能有效减轻人类发展对环境造成压力。

随着我国电动汽车充换电基础设施建设的稳步推进，电动汽车的发展前景为业界所看好。电动汽车充换电设施作为电动汽车能力补给的基础装置，其接口的规范性和兼容性对电动汽车互插兼容有着举足轻重的作用。目前，我国尚没有成熟的小型化解决方案，通常是通过示波器、高精度数字表计配合来完成相关的测试，而且需要人员对测试方案的精心设计，测试的稳定性和可靠性不佳。为了规范电动汽车充放电设备接口的规范性，本发明提出了一种用于测试电动汽车交流充电桩控制导引仪的实现方法，能够为专业检测机构或电动汽车生产制造商提供有效检测、评估电动汽车交流充电桩连接装置控制导引信号时序正确性和可靠性的手段和工具。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪及实现方法，本发明提供的方案能够为专业检测机构或电动汽车生产制造商提供有效检测、评估电动汽车交流充电桩连接装置控制导引信号时序正确性和可靠性的手段和工具。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪，其改进之处在于，所述控制导引测试仪包括：

控制器：用于控制所述控制导引测试仪充电状态；

接口单元：用于实现控制导引信号和连接确认信号与所述控制器的电平匹配；

电源模块：为控制导引测试仪提供电源；所述电源模块接入交流220V市电中；

人机交互模块：用于用户与所述控制导引测试仪的交互；

总线驱动模块：用于实现所述控制器串行总线与外部设备电平匹配、电气隔离及保护；

继电器S1和S2：用于实现所述控制导引测试仪的状态切换。

其中，所述接口单元包括接口端子和驱动电路；所述接口端子包括输入端子和输出端子；

所述输入端子与连接线缆插头的端子连接；所述输出端子与所述控制器连接；

所述驱动电路与所述控制器具有IO功能的引脚连接，用于驱动所述继电器S1和S2。

其中，所述输入端子包括连接确认信号端子CC、控制导引信号端子CP和接地信号端子COM；

所述连接确认信号端子CC与连接线缆插头的连接确认信号端子CC连接；

所述控制导引信号端子CP与连接线缆插头的控制导引信号端子CP连接；

所述接地信号端子COM与连接线缆插头的接地信号端子COM连接。

其中，所述输出端子包括输出端子①-⑦；

所述输出端子①与所述控制器具有模拟信号采集的输入端子连接；

所述输出端子②-⑦与所述控制器具有PWM捕获功能的输入端子连接。

其中，所述驱动电路包括结构相同的S1驱动电路和S2驱动电路；

所述S1驱动电路和S2驱动电路均包括依次连接的二极管、放大电路、光耦和电抗器；所述光耦接地。

其中，所述人机交互模块为触摸式液晶显示屏；所述人机交互模块通过并行总线与所述控制器连接。

其中，所述总线驱动模块包括总线驱动1和总线驱动2；所述总线驱动1和总线驱动2通过串行总线与所述控制器连接；所述总线驱动1和总线驱动2通过RS485总线与外部设备连接；所述外部设备包括负载和外部通信接口。

其中，所述总线驱动1和总线驱动2结构相同，均包括三个并联的光耦支路、RS485驱动器和接收器以及两个稳压二极管；所述三个并联的光耦支路分别与RS485驱动器和接收器连接；其中一个稳压二极管与RS485-A端子连接；另一个稳压二极管与RS485-B端子连接。

其中，所述继电器S1一端与控制导引信号端子CP的连接线连接，另一端与电抗器连接，组成继电器S1支路；所述S2一端与控制导引信号端子CP的连接线连接，另一端与电抗器连接，组成继电器S2支路；所述S1支路与S2支路并联；两个继电器分别接地；所述继电器S1和S2默认为断开状态（继电器S1和S2由图7和图8的驱动电路控制继电器中的线圈来实现S1和S2的吸合和断开）。

其中，所述控制导引测试仪充电状态包括正常状态和异常状态。

本发明基于另一目的提供的一种电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪的实现方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

（1）所述控制导引测试仪与充电线缆连接；

（2）采集所述输出端子①的电压值并确定充电线缆容量P1；

（3）判断所述充电线缆容量P1是否正常（线缆容量P1根据图3输出端子①的电压值来确定线缆容量，Va为电源模块引出的某一特定电压信号，优选值为5V，若R1=2KΩ。那么，在线缆容量为16A时，输出端子①的电压值约为1.27V；在线缆容量为32A时，输出端子①的电压值约为0.50V）；

（4）判断所述控制导引测试仪在充电过程A中是否处于正常状态；

（5）控制继电器S1闭合，确认所述充电线缆与所述控制导引测试仪是否完全连接；

（6）判断所述控制导引测试仪在充电过程B-1中是否处于正常状态；

（7）设置电动汽车交流充电桩相关参数；

（8）判断所述控制导引测试仪在充电过程B-2中是否处于正常状态；

（9）采集所述控制导引测试仪的PWM信号占空比，确定电动汽车交流充电桩供电容量P2；

（10）控制继电器S2闭合，请求为所述控制导引测试仪充电；

（11）选择线缆容量P1、电动汽车交流充电桩输出容量P2和车载充电机额定容量P3对应的电流的最小值为充电电流，启动负载；

（12）判断所述控制导引测试仪在充电过程C中是否处于正常状态；

（13）将充电状态信息发送至人机交互模块和外部通信接口；

（14）判断所述控制导引测试仪PWM信号占空比是否发生改变；

（15）重新确定电动汽车交流充电桩供电容量P2，并设定负载充电电流；

（16）判断控制导引测试仪充电是否结束；

（17）关闭负载，恢复所述控制导引测试仪的初始状态，即空闲状态（正常的测试过程需要用户通过触摸屏的人际交互界面来启动）；

（18）测试过程结束。

其中，其特征在于，所述步骤（1）中，所述控制导引测试仪与充电线缆连接，控制导引信号端子CP输出12V的直流电平。

其中，所述步骤（2）中，通过监测连接确认信号端子CC的状态确定充电线缆容量P1；充电线缆容量用下述Ⅳ式表示：

$\mathrm{Va}\×\frac{\mathrm{Rc}}{R1+\mathrm{Rc}}=V_{\mathrm{sample}}---\left(\mathrm{IV}\right);$

式中：Va表示电源模块的某一电平值，优选值为5V；Rc表示充电电缆上表征线缆容量的电阻，有220欧姆和680欧姆两个值；R1表示测试仪中的电阻，优选值为2K欧姆；V_sample表示输出端子①的电压值；

Rc=680Ω时，充电线缆容量P1为16A；Rc=220Ω时，充电线缆容量P1为32A；Va和R1满足实际功耗和精度；V_sample不超过所述控制器的测量范围，测量范围在0-3.3V之间。

其中，所述步骤（3）中，在Va为5V，R1=2K Ω时，测得输出端子①的电压值为1.27V或0.5V时为正常状态，其余电压对应的状态都为异常状态；

若所述充电线缆容量正常，则进行步骤（4）；否则，进行步骤（13）。

其中，所述步骤（4）中，当控制导引测试仪的控制导引信号端子CP的输出直流电平在11.4V＜V_IN＜12.6V标准误差范围内时，输出端子②和③处于正常状态，即所述控制导引测试仪在充电过程A中处于正常状态；

当控制导引测试仪的控制导引信号端子CP的输出直流电平在V_IN≤11.4V或V_IN≥12.6V时，输出端子②和③处于异常状态，即所述控制导引测试仪在充电过程A中处于异常状态；其中V_IN表示输入电压信号的高电平对应的电压值；

若所述控制导引测试仪在充电过程A中处于正常状态，则进行步骤（5）；否则，进行步骤（13）。

其中，所述步骤（6）中，当控制导引测试仪的控制导引信号端子CP的输出直流电平在8.2V＜V_IN＜9.8V标准误差范围内时，输出端子④和⑤处于正常状态，即所述控制导引测试仪在充电过程B-1中处于正常状态；

当控制导引测试仪的控制导引信号端子CP的输出直流电平在V_IN≤8.2V或V_IN≥9.8V时，输出端子④和⑤处于异常状态，即所述控制导引测试仪在充电过程B-1中处于异常状态；

若所述控制导引测试仪在充电过程B-1中处于正常状态，则进行步骤（7）；否则，进行步骤（13）。

其中，所述步骤（7）中，所述电动汽车交流充电桩相关参数包括充电模式、用户认证和刷卡机费。

其中，所述步骤（8）中，当控制导引测试仪的控制导引信号端子CP的输出直流电平在8.2V＜V_IN＜9.8V标准误差范围内时，输出端子④和⑤处于正常状态，即所述控制导引测试仪在充电过程B-2中处于正常状态；

当控制导引测试仪的控制导引信号端子CP的输出直流电平在V_IN≤8.2V或V_IN≥9.8V时，输出端子④和⑤处于异常状态，即所述控制导引测试仪在充电过程B-2中处于异常状态；

若所述控制导引测试仪在充电过程B-2中处于正常状态，则进行步骤（7）；否则，进行步骤（13）。

其中，所述步骤（9）中，所述PWM信号占空比是通过测量PWM信号高电平和低电平所经历的“控制器中某个定时器的周期数”来确定，如高电平经历N个定时周期，低电平经历M个定时周期，那么占空比为N/（M+N）。

其中，所述步骤（11）中，发生如下情况之一时，所述控制导引测试仪停止负载工作：

a、电动汽车交流充电桩达到用户设置的充电条件；

b、控制导引测试仪断开S2终止充电过程；

c、PWM信号发生中断；

d、与连接线缆插头的下压按钮联动的常闭开关S3由闭合变为断开状态，且保持300ms以上；

e、充电过程中，所述控制导引信号端子CP变为非6V PWM信号，即输出端子⑥、⑦高电平电压范围在5.2V—6.8V之间时；

f、充电过程中，所述电动汽车交流充电桩漏电保护器动作导致负载侧欠压；

当电动汽车交流充电桩完成充电过程或意外中断充电时，确保控制导引测试仪的控制导引信号端子CP的电平值处于11.4V~12.6V标准允许误差范围内；测试可编程负载的实际电压值，确保电动汽车交流充电桩已断开交流回路。

其中，所述步骤（12）中，当控制导引测试仪的控制导引信号端子CP的输出PWM信号高电平在5.2V＜V_IN＜6.8V标准误差范围内时，输出端子⑥和⑦处于正常状态，即所述控制导引测试仪在充电过程C中处于正常状态；

当控制导引测试仪的控制导引信号端子CP的输出PWM信号的高电平在V_IN≤5.2V或V_IN≥6.8V时，输出端子⑥和⑦处于异常状态，即所述控制导引测试仪在充电过程C中处于异常状态；

若所述控制导引测试仪在充电过程C中处于正常状态，则进行步骤（14）；否则，返回步骤（13）并进行步骤（16）。

其中，所述步骤（14）中，若所述控制导引测试仪PWM信号占空比发生改变，则进行步骤（15）；否则，返回步骤（12）。

其中，根据电动汽车交流充电桩的供电能力、充电线缆容量P1和车载充电机额定容量P3对电动汽车交流充电桩供电容量P 2重新确定。

其中，所述步骤（16）中，若控制导引测试仪充电结束，则进行步骤（17）；否则，返回步骤（12）。

其中，进入充电过程后，所述控制导引测试仪以不大于50ms的周期对充电线缆的连接状态进行监测，监测的信号包括连接确认信号CC和控制导引信号CP，一旦发生由充电线缆连接断开产生的信号异常时，所述控制导引测试仪关闭可编程电源的工作状态，并记录测试信息；

进入充电过程后，所述控制导引测试仪以不大于5s的周期通过控制导引信号CP的占空比对电动汽车交流充电桩的供电能力进行监测。

其中，其特征在于，当电动汽车交流充电桩监测到以下信号状态时，电动汽车交流充电桩切断交流回路：

i、在充电过程中，电动汽车充电桩控制导引信号的电压值为12V、9V或者其他非6VPWM信号的状态，则电动汽车充电桩断开交流供电回路；

ii、在充电过程中，电动汽车充电桩通过对连接确认信号CC进行检测，如检测到供电接口由完全连接变为断开，则电动汽车充电桩使控制导引信号输出+12V直流电平，并断开交流供电回路。

与现有技术比，本发明达到的有益效果是：

1、本发明提供的电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪及实现方法，填补了国内电动汽车交流充电桩控制导引信号测试***技术的空白；

2、电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪及实现方法，通过该控制导引测试仪可以对电动汽车充电桩控制导引信号的时序正确性和稳定性进行测试；

3、该控制导引测试仪以友好的方式向用户提示检测结果，具有直观、便捷的优点；

4、控制导引测试仪的通信端口使其便于与其他设备或计算机集成，组成综合性连接装置性能检测平台；

5、本发明能够为专业检测机构或连接装置生产制造商提供有效检测、评估连接装置控制导引信号时序正确性和稳定性的方法和手段；

6、能够为电动汽车充电接口的规范化应用，提供测试技术手段和技术支撑。

附图说明

图1是本发明提供的电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪组成及测试环境示意图；

图2是本发明提供的电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪接口单元的电路原理图；

图3是本发明提供的接口单元中的连接确认信号测试电路图；

图4是本发明提供的接口单元中的控制导引信号测试电路图（输出端子②和③）；

图5是本发明提供的接口单元中的控制导引信号测试电路图（输出端子④和⑤）；

图6是本发明提供的接口单元中的控制导引信号测试电路图（输出端子⑥和⑦）；

图7是本发明提供的接口单元中继电器S1驱动电路图；

图8是本发明提供的接口单元中继电器S2驱动电路图；

图9是本发明提供的总线驱动电路图；

图10是本发明提供的电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪实现方法的流程图；

图11是本发明提供的测试过程中接口单元输出端子②和③充电过程A的电平状态示意图；

图12是本发明提供的测试过程中接口单元输出端子②和③充电过程A正常状态的电平状态示意图；

图13是本发明提供的测试过程中接口单元输出端子②和③充电过程A异常状态一的电平状态示意图；

图14是本发明提供的测试过程中接口单元输出端子②和③充电过程A异常状态二的电平状态示意图；

图15是本发明提供的测试过程中接口单元输出端子④和⑤充电过程B-1的电平状态示意图；

图16是本发明提供的测试过程中接口单元输出端子④和⑤充电过程B-1正常状态示意图；

图17是本发明提供的测试过程中接口单元输出端子④和⑤充电过程B-1异常状态（一）示意图；

图18是本发明提供的测试过程中接口单元输出端子④和⑤充电过程B-1异常状态（二）示意图；

图19是本发明提供的测试过程中接口单元输出端子④和⑤充电过程B-2的电平状态示意图；

图20是本发明提供的测试过程中接口单元输出端子④和⑤充电过程B-2正常状态示意图；

图21是本发明提供的测试过程中接口单元输出端子④和⑤充电过程B-2异常状态（一）示意图；

图22是本发明提供的测试过程中接口单元输出端子④和⑤充电过程B-2异常状态（二）示意图；

图23是本发明提供的测试过程中接口单元输出端子⑥和⑦充电过程C的电平状态示意图；

图24是本发明提供的测试过程中接口单元输出端子⑥和⑦充电过程C正常状态示意图；

图25是本发明提供的测试过程中接口单元输出端子⑥和⑦充电过程C异常状态（一）示意图；

图26是本发明提供的测试过程中接口单元输出端子⑥和⑦充电过程C异常状态（二）示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明提供的电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪组成及测试环境如图1所示，控制导引测试仪包括：

控制器：用于控制所述控制导引测试仪充电状态；

接口单元：用于实现控制导引信号和连接确认信号与所述控制器的电平匹配；本发明提供的电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪接口单元的电路如图2所示，接口单元包括接口端子和驱动电路；接口端子包括输入端子和输出端子；

输入端子与连接线缆插头的端子连接；所述输入端子包括连接确认信号端子CC、控制导引信号端子CP和接地信号端子COM；连接确认信号端子CC与连接线缆插头的连接确认信号端子CC连接；控制导引信号端子CP与连接线缆插头的控制导引信号端子CP连接；接地信号端子COM与连接线缆插头的接地信号端子COM连接。接口单元中的连接确认信号测试电路如图3所示。

输出端子与控制器连接；输出端子包括输出端子①-⑦；输出端子①与所述控制器具有模拟信号采集的输入端子连接；输出端子②-⑦与所述控制器具有PWM捕获功能的输入端子连接。本发明提供的接口单元中的控制导引信号测试电路图如图4-6所示。

驱动电路与所述控制器具有IO功能的引脚连接，用于驱动所述继电器S1和S2；驱动电路包括结构相同的S1驱动电路和S2驱动电路；S1驱动电路和S2驱动电路均包括依次连接的二极管、放大电路、光耦和电抗器；光耦接地。本发明提供的接口单元中继电器S1和S2驱动电路如图7和8所示。

电源模块：为控制导引测试仪提供电源；

人机交互模块：用于用户与所述控制导引测试仪的交互；人机交互模块为触摸式液晶显示屏；所述人机交互模块通过并行总线与所述控制器连接。

总线驱动模块：用于实现所述控制器串行总线与外部设备电平匹配、电气隔离及保护；总线驱动模块包括总线驱动1和总线驱动2；所述总线驱动1和总线驱动2通过串行总线与所述控制器连接；总线驱动1和总线驱动2通过RS485总线与外部设备连接；所述外部设备包括负载和外部通信接口。总线驱动1和总线驱动2结构相同，均包括三个并联的光耦支路、RS485驱动器和接收器以及两个稳压二极管；所述三个并联的光耦支路分别与RS485驱动器和接收器连接；其中一个稳压二极管与RS485-A端子连接；另一个稳压二极管与RS485-B端子连接。本发明提供的总线驱动电路如图9所示。

继电器S1和S2：用于实现所述控制导引测试仪的状态切换；继电器S1一端与控制导引信号端子CP的连接线连接，另一端与电抗器连接，组成继电器S1支路；所述S2一端与控制导引信号端子CP的连接线连接，另一端与电抗器连接，组成继电器S2支路；所述S1支路与S2并联；两个继电器分别接地。S1、S2的接口电路如图7、图8所示，S1、S2控制端口直接与控制器的IO端口相连。

本发明提供的电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪的实现方法流程如图10所示，该方法包括下述步骤：

（1）所述控制导引测试仪与充电线缆连接；控制导引信号端子CP输出12V的直流电平。

（2）采集所述输出端子①的电压值并确定充电线缆容量P1：通过监测连接确认信号端子CC的状态确定充电线缆容量P1；充电线缆容量用下述Ⅳ式表示：

$\mathrm{Va}\×\frac{\mathrm{Rc}}{R1+\mathrm{Rc}}=V_{\mathrm{sample}}---\left(\mathrm{IV}\right);$

式中：Va表示电源模块的某一电平值，优选值为5V；Rc表示充电电缆上表征线缆容量的电阻，有220欧姆和680欧姆两个值；R1表示测试仪中的电阻，优选值为2K欧姆；V_sample表示输出端子①的电压值；

Rc=680Ω时，充电线缆容量P1为16A；Rc=220Ω时，充电线缆容量P1为32A；Va和R1满足实际功耗和精度；V_sample不超过所述控制器的测量范围（一般控制器的测量范围为0—3.3V）。

（3）判断充电线缆容量P1是否正常；测试仪将线缆容量P1、电动汽车交流充电桩输出容量P2、车载充电机额定容量P3中的最小者作为载荷容量，也就是将三个对应的电流的最小值作为充电电流，具体值根据实际情况选择。在Va为5V，R1=2KΩ时，测得输出端子①的电压值为1.27V或0.5V时为正常状态，其余电压对应的状态都为异常状态。

若充电线缆容量正常，则进行步骤（4）；否则，进行步骤（13）。

在测试过程中，控制导引测试仪需监测控制导引信号CP的3个电平值，涉及相应6个阈值。如图2所示，接口单元对控制导引信号电平值进行检测，并将其转换为与控制器相兼容的逻辑电平或PWM信号。图中，U2—U7为电压比较器，V_b电平值不低于12.6V，优选15V，V_dd电平值应与控制器逻辑电压兼容。其中，R2—R13的选值出满足实际功耗、精度条件下，还应满足如下条件：

$V_b\×\frac{R3}{R2+R3}=V_{12+},$ $V_b\×\frac{R5}{R4+R5}=V_{12-}---\left(I\right);$

$V_b\×\frac{R7}{R6+R7}=V_{9+},$ $V_b\×\frac{R9}{R8+R9}=V_{9-}---\left(\mathrm{II}\right);$

$V_b\×\frac{R11}{R10+R11}=V_{6+},$ $V_b\×\frac{R13}{R12+R13}=V_{6-}---\left(\mathrm{III}\right);$

其中，V₁₂₊=12.6V，V_12-=11.4V，V₉₊=9.8V，V_9-=8.2V，V₆₊=6.8V，V_6-=5.2V。

（4）判断控制导引测试仪在充电过程A中是否处于正常状态：当控制导引测试仪的控制导引信号端子CP的输出直流电平在11.4V＜V_IN＜12.6V标准误差范围内时，输出端子②和③处于正常状态，即所述控制导引测试仪在充电过程A中处于正常状态；

当控制导引测试仪的控制导引信号端子CP的输出直流电平在V_IN≤11.4V或V_IN≥12.6V时，输出端子②和③处于异常状态，即所述控制导引测试仪在充电过程A中处于异常状态；其中V_IN是输入电压信号的高电平对应的电压值。若控制导引测试仪在充电过程A中处于正常状态，则进行步骤（5）；否则，进行步骤（13）。本发明提供的测试过程中接口单元输出端子②和③充电过程A的电平状态、正常状态、异常状态（一）和异常状态（二）的示意图如图11-14所示。

（5）控制继电器S1闭合，确认所述充电线缆与所述控制导引测试仪是否完全连接；

（6）判断所述控制导引测试仪在充电过程B-1中是否处于正常状态：当控制导引测试仪的控制导引信号端子CP的输出直流电平在8.2V＜V_IN＜9.8V标准误差范围内时，输出端子④和⑤处于正常状态，即控制导引测试仪在充电过程B-1中处于正常状态；

当控制导引测试仪的控制导引信号端子CP的输出直流电平在V_IN≤8.2V或V_IN≥9.8V时，输出端子④和⑤处于异常状态，即控制导引测试仪在充电过程B-1中处于异常状态；

若控制导引测试仪在充电过程B-1中处于正常状态，则进行步骤（7）；否则，进行步骤（13）。本发明提供的测试过程中接口单元输出端子④和⑤充电过程B-1的电平状态、正常状态、异常状态（一）和异常状态（二）的示意图如图15-18所示。

（7）设置电动汽车交流充电桩相关参数：电动汽车交流充电桩相关参数包括充电模式、用户认证和刷卡机费等，进行启动确认。

（8）判断所述控制导引测试仪在充电过程B-2中是否处于正常状态：当控制导引测试仪的控制导引信号端子CP的输出直流电平在8.2V＜V_IN＜9.8V标准误差范围内时，输出端子④和⑤处于正常状态，即控制导引测试仪在充电过程B-2中处于正常状态；

当控制导引测试仪的控制导引信号端子CP的输出直流电平在V_IN≤8.2V或V_IN≥9.8V时，输出端子④和⑤处于异常状态，即控制导引测试仪在充电过程B-2中处于异常状态；

若控制导引测试仪在充电过程B-2中处于正常状态，则进行步骤（7）；否则，进行步骤（13）。本发明提供的测试过程中接口单元输出端子④和⑤充电过程B-2的电平状态、正常状态、异常状态（一）和异常状态（二）的示意图如图19-22所示。

控制导引信号端CP应输出以9V/1KHz为基准值的PWM信号，测试仪测试其输出高电平是否在8.2V—9.8V标准允许误差范围内，测试其输出频率是否在970Hz—1030Hz标准允许误差范围内，同时测试PWM信号占空比，PWM信号占空比是通过测量PWM信号高电平和低电平所经历的“控制器中某个定时器的周期数”来确定的，如高电平经历N个定时周期，低电平经历M个定时周期，那么占空比为N/（M+N）。

（9）采集所述控制导引测试仪的PWM信号占空比，确定电动汽车交流充电桩供电容量P2；

（10）控制继电器S2闭合，请求为控制导引测试仪充电；控制导引信号CP参数在标准允许误差范围内，电动汽车交流充电桩应立即闭合继电器S2使交流供电回路导通；控制导引信号端子CP没有任何有效PWM信号输出，则在继续监测CP端输出信号，超出时限应退出，并提示失败信息。继电器S2闭合时，控制导引测试仪监测控制导引信号端CP的频率（970Hz-1030Hz）、电平值（5.2V-6.8V）、占空比（电动汽车交流充电桩供电容量P2）。

（11）选择适当的（测试仪将线缆容量P1、电动汽车交流充电桩输出容量P2、车载充电机额定容量P3中的最小者作为载荷容量，也就是将三个对应的电流的最小值作为充电电流，具体值根据实际情况选择。）充电电流，启动负载：发生如下情况之一时，所述控制导引测试仪停止负载工作：

a、电动汽车交流充电桩达到用户设置的充电条件；

b、控制导引测试仪断开S2终止充电过程；

c、PWM信号发生中断；

d、与连接线缆插头的下压按钮联动的常闭开关S3由闭合变为断开状态，且保持300ms以上；S3为与连接线缆插头上的下压按钮联动的常闭开关，安置于车辆插头的内部，按下按钮解除机械锁止功能的同时，S3处于断开状态；

e、充电过程中，所述控制导引信号端子CP变为非6V PWM信号，即输出端子⑥、⑦高电平电压范围在5.2V—6.8V之间时；

f、充电过程中，所述电动汽车交流充电桩漏电保护器动作导致负载侧欠压；

当电动汽车交流充电桩完成充电过程或意外中断充电时，确保控制导引测试仪的控制导引信号端子CP的电平值处于11.4V~12.6V标准允许误差范围内；测试可编程负载的实际电压值，确保电动汽车交流充电桩已断开交流回路。

（12）判断所述控制导引测试仪在充电过程C中是否处于正常状态：当控制导引测试仪的控制导引信号端子CP的输出直流电平在5.2V＜V_IN＜6.8V标准误差范围内时，输出端子⑥和⑦处于正常状态，即所述控制导引测试仪在充电过程C中处于正常状态；

当控制导引测试仪的控制导引信号端子CP的输出直流电平在V_IN≤5.2V或V_IN≥6.8V时，输出端子⑥和⑦处于异常状态，即所述控制导引测试仪在充电过程C中处于异常状态；

若所述控制导引测试仪在充电过程C中处于正常状态，则进行步骤（14）；否则，返回步骤（13）并进行步骤（16）。本发明提供的测试过程中接口单元输出端子⑥和⑦充电过程B-2的电平状态、正常状态、异常状态（一）和异常状态（二）的示意图如图23-26所示。

（13）将充电状态信息发送至人机交互模块和外部通信接口；

（14）判断控制导引测试仪PWM信号占空比是否发生改变；若所述控制导引测试仪PWM信号占空比发生改变，则进行步骤（15）；否则，返回步骤（12）。

（15）重新确定电动汽车交流充电桩供电容量P2，并设定负载充电电流：根据电动汽车交流充电桩的供电能力、充电线缆容量P1和车载充电机额定容量P3对电动汽车交流充电桩供电容量P2重新确定。

（16）判断控制导引测试仪充电是否结束：若控制导引测试仪充电结束，则进行步骤（17）；否则，返回步骤（12）。

（17）关闭负载，恢复所述控制导引测试仪的初始状态；

（18）测试过程结束。

进入充电过程后，所述控制导引测试仪以不大于50ms的周期对充电线缆的连接状态进行监测，监测的信号包括连接确认信号CC和控制导引信号CP，一旦发生由充电线缆连接断开产生的信号异常时，所述控制导引测试仪关闭可编程电源的工作状态，并记录测试信息；

进入充电过程后，所述控制导引测试仪以不大于5s的周期通过控制导引信号CP的占空比对电动汽车交流充电桩的供电能力进行监测。

当电动汽车交流充电桩监测到以下信号状态时，电动汽车交流充电桩切断交流回路：

i、在充电过程中，电动汽车充电桩控制导引信号的电压值为12V、9V或者其他非6VPWM信号的状态，则电动汽车充电桩断开交流供电回路；

ii、在充电过程中，电动汽车充电桩通过对连接确认信号CC进行检测，如检测到供电接口由完全连接变为断开，则电动汽车充电桩使控制导引信号输出+12V直流电平，并断开交流供电回路。

本发明通过S1、S2实现充电过程状态的切换。当电动汽车交流充电桩与测试仪通过充电线缆建立物理连接后，S1闭合使二者建立完全连接。在电动汽车交流充电桩应完成充电桩相关参数的设置后，S2闭合请求供电，电动汽车交流充电桩确认无误后开始供电。本发明能够为专业检测机构或电动汽车生产制造商提供有效检测、评估电动汽车交流充电桩连接装置控制导引信号时序正确性和可靠性的手段和工具。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (26)

1.一种电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪，其特征在于，所述控制导引测试仪包括：

控制器：用于控制所述控制导引测试仪充电状态；

接口单元：用于实现控制导引信号和连接确认信号与所述控制器的电平匹配；

电源模块：为控制导引测试仪提供电源；所述电源模块接入交流220V市电中；

人机交互模块：用于用户与所述控制导引测试仪的交互；

总线驱动模块：用于实现所述控制器串行总线与外部设备电平匹配、电气隔离及保护；

继电器S1和S2：用于实现所述控制导引测试仪的状态切换。

2.如权利要求1所述的电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪，其特征在于，所述接口单元包括接口端子和驱动电路；所述接口端子包括输入端子和输出端子；

所述输入端子与连接线缆插头的端子连接；所述输出端子与所述控制器连接；

所述驱动电路与所述控制器具有IO功能的引脚连接，用于驱动所述继电器S1和S2。

3.如权利要求2所述的电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪，其特征在于，所述输入端子包括连接确认信号端子CC、控制导引信号端子CP和接地信号端子COM；

所述连接确认信号端子CC与连接线缆插头的连接确认信号端子CC连接；

所述控制导引信号端子CP与连接线缆插头的控制导引信号端子CP连接；

所述接地信号端子COM与连接线缆插头的接地信号端子COM连接。

4.如权利要求2所述的电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪，其特征在于，所述输出端子包括输出端子①-⑦；

所述输出端子①与所述控制器具有模拟信号采集的输入端子连接；

所述输出端子②-⑦与所述控制器具有PWM捕获功能的输入端子连接。

5.如权利要求2所述的电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪，其特征在于，所述驱动电路包括结构相同的S1驱动电路和S2驱动电路；

所述S1驱动电路和S2驱动电路均包括依次连接的二极管、放大电路、光耦和电抗器；所述光耦接地。

6.如权利要求1所述的电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪，其特征在于，所述人机交互模块为触摸式液晶显示屏；所述人机交互模块通过并行总线与所述控制器连接。

7.如权利要求1所述的电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪，其特征在于，所述总线驱动模块包括总线驱动1和总线驱动2；所述总线驱动1和总线驱动2通过串行总线与所述控制器连接；所述总线驱动1和总线驱动2通过RS485总线与外部设备连接；所述外 部设备包括负载和外部通信接口。

8.如权利要求7所述的电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪，其特征在于，所述总线驱动1和总线驱动2结构相同，均包括三个并联的光耦支路、RS485驱动器和接收器以及两个稳压二极管；所述三个并联的光耦支路分别与RS485驱动器和接收器连接；其中一个稳压二极管与RS485-A端子连接；另一个稳压二极管与RS485-B端子连接。

9.如权利要求1所述的电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪，其特征在于，所述继电器S1一端与控制导引信号端子CP的连接线连接，另一端与电抗器连接，组成继电器S1支路；所述S2一端与控制导引信号端子CP的连接线连接，另一端与电抗器连接，组成继电器S2支路；所述S1支路与S2支路并联；两个继电器分别接地；所述继电器S1和S2默认为断开状态。

10.如权利要求1所述的电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪，其特征在于，所述控制导引测试仪充电状态包括正常状态和异常状态。

11.一种电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪的实现方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

（1）所述控制导引测试仪与充电线缆连接；

（2）采集所述输出端子①的电压值并确定充电线缆容量P1；

（3）判断所述充电线缆容量P1是否正常；

（4）判断所述控制导引测试仪在充电过程A中是否处于正常状态；

（5）控制继电器S1闭合，确认所述充电线缆与所述控制导引测试仪是否完全连接；

（6）判断所述控制导引测试仪在充电过程B-1中是否处于正常状态；

（7）设置电动汽车交流充电桩相关参数；

（8）判断所述控制导引测试仪在充电过程B-2中是否处于正常状态；

（9）采集所述控制导引测试仪的PWM信号占空比，确定电动汽车交流充电桩供电容量P2；

（10）控制继电器S2闭合，请求为所述控制导引测试仪充电；

（11）选择线缆容量P1、电动汽车交流充电桩输出容量P2和车载充电机额定容量P3对应的电流的最小值为充电电流，启动负载；

（12）判断所述控制导引测试仪在充电过程C中是否处于正常状态；

（13）将充电状态信息发送至人机交互模块和外部通信接口；

（14）判断所述控制导引测试仪PWM信号占空比是否发生改变； 

（15）重新确定电动汽车交流充电桩供电容量P2，并设定负载充电电流；

（16）判断控制导引测试仪充电是否结束；

（17）关闭负载，恢复所述控制导引测试仪的初始状态，即空闲状态；

（18）测试过程结束。

12.如权利要求11所述的电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪的实现方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述控制导引测试仪与充电线缆连接，控制导引信号端子CP输出12V的直流电平。

13.如权利要求11所述的电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪的实现方法，其特征在于，所述步骤（2）中，通过监测连接确认信号端子CC的状态确定充电线缆容量P1；充电线缆容量用下述Ⅳ式表示：

式中：Va表示电源模块的某一电平值，优选值为5V；Rc表示充电电缆上表征线缆容量的电阻，有220欧姆和680欧姆两个值；R1表示测试仪中的电阻，优选值为2K欧姆；V_sample表示输出端子①的电压值；

Rc=680Ω时，充电线缆容量P1为16A；Rc=220Ω时，充电线缆容量P1为32A；Va和R1满足实际功耗和精度；V_sample不超过所述控制器的测量范围，测量范围在0-3.3V之间。

14.如权利要求11所述的电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪的实现方法，其特征在于，所述步骤（3）中，在Va为5V，R1=2K Ω时，测得输出端子①的电压值为1.27V或0.5V时为正常状态，其余电压对应的状态都为异常状态；

若所述充电线缆容量正常，则进行步骤（4）；否则，进行步骤（13）。

15.如权利要求11所述的电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪的实现方法，其特征在于，所述步骤（4）中，当控制导引测试仪的控制导引信号端子CP的输出直流电平在11.4V＜V_IN＜12.6V标准误差范围内时，输出端子②和③处于正常状态，即所述控制导引测试仪在充电过程A中处于正常状态；

当控制导引测试仪的控制导引信号端子CP的输出直流电平在V_IN≤11.4V或V_IN≥12.6V时，输出端子②和③处于异常状态，即所述控制导引测试仪在充电过程A中处于异常状态；其中V_IN表示输入电压信号的高电平对应的电压值；

若所述控制导引测试仪在充电过程A中处于正常状态，则进行步骤（5）；否则，进行步骤（13）。 

16.如权利要求11所述的电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪的实现方法，其特征在于，所述步骤（6）中，当控制导引测试仪的控制导引信号端子CP的输出直流电平在8.2V＜V_IN＜9.8V标准误差范围内时，输出端子④和⑤处于正常状态，即所述控制导引测试仪在充电过程B-1中处于正常状态；

当控制导引测试仪的控制导引信号端子CP的输出直流电平在V_IN≤8.2V或V_IN≥9.8V时，输出端子④和⑤处于异常状态，即所述控制导引测试仪在充电过程B-1中处于异常状态；

若所述控制导引测试仪在充电过程B-1中处于正常状态，则进行步骤（7）；否则，进行步骤（13）。

17.如权利要求11所述的电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪的实现方法，其特征在于，所述步骤（7）中，所述电动汽车交流充电桩相关参数包括充电模式、用户认证和刷卡机费。

18.如权利要求11所述的电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪的实现方法，其特征在于，所述步骤（8）中，当控制导引测试仪的控制导引信号端子CP的输出直流电平在8.2V＜V_IN＜9.8V标准误差范围内时，输出端子④和⑤处于正常状态，即所述控制导引测试仪在充电过程B-2中处于正常状态；

当控制导引测试仪的控制导引信号端子CP的输出直流电平在V_IN≤8.2V或V_IN≥9.8V时，输出端子④和⑤处于异常状态，即所述控制导引测试仪在充电过程B-2中处于异常状态；

若所述控制导引测试仪在充电过程B-2中处于正常状态，则进行步骤（7）；否则，进行步骤（13）。

19.如权利要求11所述的电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪的实现方法，其特征在于，所述步骤（9）中，所述PWM信号占空比是通过测量PWM信号高电平和低电平所经历的“控制器中某个定时器的周期数”来确定。

20.如权利要求11所述的电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪的实现方法，其特征在于，所述步骤（11）中，发生如下情况之一时，所述控制导引测试仪停止负载工作：

a、电动汽车交流充电桩达到用户设置的充电条件；

b、控制导引测试仪断开S2终止充电过程；

c、PWM信号发生中断；

d、与连接线缆插头的下压按钮联动的常闭开关S3由闭合变为断开状态，且保持300ms以上； 

e、充电过程中，所述控制导引信号端子CP变为非6V PWM信号，即输出端子⑥、⑦高电平电压范围在5.2V-6.8V之间时；

f、充电过程中，所述电动汽车交流充电桩漏电保护器动作导致负载侧欠压；

当电动汽车交流充电桩完成充电过程或意外中断充电时，确保控制导引测试仪的控制导引信号端子CP的电平值处于11.4V～12.6V标准允许误差范围内；测试可编程负载的实际电压值，确保电动汽车交流充电桩已断开交流回路。

21.如权利要求11所述的电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪的实现方法，其特征在于，所述步骤（12）中，当控制导引测试仪的控制导引信号端子CP的输出PWM信号高电平在5.2V＜V_IN＜6.8V标准误差范围内时，输出端子⑥和⑦处于正常状态，即所述控制导引测试仪在充电过程C中处于正常状态；

当控制导引测试仪的控制导引信号端子CP的输出PWM信号的高电平在V_IN≤5.2V或V_IN≥6.8V时，输出端子⑥和⑦处于异常状态，即所述控制导引测试仪在充电过程C中处于异常状态；

若所述控制导引测试仪在充电过程C中处于正常状态，则进行步骤（14）；否则，返回步骤（13）并进行步骤（16）。

22.如权利要求11所述的电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪的实现方法，其特征在于，所述步骤（14）中，若所述控制导引测试仪PWM信号占空比发生改变，则进行步骤（15）；否则，返回步骤（12）。

23.如权利要求11所述的电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪的实现方法，其特征在于，根据电动汽车交流充电桩的供电能力、充电线缆容量P1和车载充电机额定容量P3对电动汽车交流充电桩供电容量P 2重新确定。

24.如权利要求11所述的电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪的实现方法，其特征在于，所述步骤（16）中，若控制导引测试仪充电结束，则进行步骤（17）；否则，返回步骤（12）。

25.如权利要求11-23中任一项所述的电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪的实现方法，其特征在于，进入充电过程后，所述控制导引测试仪以不大于50ms的周期对充电线缆的连接状态进行监测，监测的信号包括连接确认信号CC和控制导引信号CP，一旦发生由充电线缆连接断开产生的信号异常时，所述控制导引测试仪关闭可编程电源的工作状态，并记录测试信息；

进入充电过程后，所述控制导引测试仪以不大于5s的周期通过控制导引信号CP的占空比对电动汽车交流充电桩的供电能力进行监测。 

26.如权利要求24中任一项所述的电动汽车交流充电桩连接装置控制导引测试仪的实现方法，其特征在于，当电动汽车交流充电桩监测到以下信号状态时，电动汽车交流充电桩切断交流回路：

i、在充电过程中，电动汽车充电桩控制导引信号的电压值为12V、9V或者其他非6VPWM信号的状态，则电动汽车充电桩断开交流供电回路；

ii、在充电过程中，电动汽车充电桩通过对连接确认信号CC进行检测，如检测到供电接口由完全连接变为断开，则电动汽车充电桩使控制导引信号输出+12V直流电平，并断开交流供电回路。 

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