CN113064018B - 一种直流充电桩计量检测电路、装置及其方法 - Google Patents

一种直流充电桩计量检测电路、装置及其方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113064018B
CN113064018B CN202110415930.3A CN202110415930A CN113064018B CN 113064018 B CN113064018 B CN 113064018B CN 202110415930 A CN202110415930 A CN 202110415930A CN 113064018 B CN113064018 B CN 113064018B
Authority
CN
China
Prior art keywords
charging
direct current
electric energy
voltage
chip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110415930.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113064018A (zh
Inventor
潘峰
冯浩洋
杨雨瑶
马键
祁舒喆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Measurement Center of Guangdong Power Grid Co Ltd
Original Assignee
Measurement Center of Guangdong Power Grid Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Measurement Center of Guangdong Power Grid Co Ltd filed Critical Measurement Center of Guangdong Power Grid Co Ltd
Priority to CN202110415930.3A priority Critical patent/CN113064018B/zh
Publication of CN113064018A publication Critical patent/CN113064018A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113064018B publication Critical patent/CN113064018B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R22/00—Arrangements for measuring time integral of electric power or current, e.g. electricity meters
    • G01R22/06—Arrangements for measuring time integral of electric power or current, e.g. electricity meters by electronic methods
    • G01R22/10—Arrangements for measuring time integral of electric power or current, e.g. electricity meters by electronic methods using digital techniques
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明公开了一种直流充电桩计量检测电路、装置及其方法，所述电路包括：供电插座、直流零磁通互感器、电阻、开关单元、充电插座、电池包、电阻分压网络、直流电能采集电路、接口模拟器、开关控制线圈、芯片及芯片外设及电源模块；供电插座通过直流零磁通互感器和开关单元连接充电插座，电池包连接充电插座；直流零磁通互感器通过电阻和直流电能采集电路连接芯片及芯片外设；电阻分压网络与直流零磁通互感器并联，电阻分压网络连接直流电能采集电路；开关单元通过开关控制线圈和接口模拟器连接芯片及芯片外设。本发明能够实现充电桩的充电及反充电的有功电能误差检测，并采用适当的纠正模式以提高电池的使用寿命。

Description

一种直流充电桩计量检测电路、装置及其方法
技术领域
本发明涉及充电桩检测技术领域，尤其涉及一种直流充电桩计量检测电路、装置及其方法。
背景技术
新能源电动汽车产业作为国民经济新常态下的先导产业，电动汽车未来大规模发展需要众多公共充电设施的支持，但是随着非车载直流充电桩的大量进入市场，采用大功率直流充电技术的大容量直流充电机也将不断涌现，因此对非车载直流充电桩检测越来越重要。
然而，现在市场上如深圳市星龙科技股份有限公司的XL-942非车载充电机现场特性测试仪、长沙天恒测控技术有限公司的TD1320电动汽车充电机现场测试仪等主流的企业，一般采用电阻负载，只能对正向有功电能误差进行检测，无法进行反充电的充电桩的反向有功功电能进行检测。
发明内容
本发明目的在于，提供一种直流充电桩计量检测电路、装置及其方法，实现充电桩的充电有功电能误差检测、以及充电桩的反充电有功电能误差检测，并使用20％过量纠正模式，保证电池的工作在30～70％的电量之间，提高电池的充放次数。
为实现上述目的，本发明实施例提供一种直流充电桩计量检测电路，包括：供电插座、直流零磁通互感器、电阻、开关单元、充电插座、电池包、电阻分压网络、直流电能采集电路、接口模拟器、开关控制线圈及芯片及芯片外设；
所述供电插座通过所述直流零磁通互感器和所述开关单元连接所述充电插座，所述电池包连接所述充电插座；
所述直流零磁通互感器通过所述电阻和所述直流电能采集电路连接所述芯片及芯片外设；
所述电阻分压网络与所述直流零磁通互感器并联，所述电阻分压网络连接所述直流电能采集电路；
所述开关单元通过所述开关控制线圈和所述接口模拟器连接所述芯片及芯片外设。
在某一个实施例中，还包括显示屏、键盘和第一电源变换器，所述显示屏、所述键盘和所述第一电源变换器分别连接所述芯片及芯片外设。
在某一个实施例中，直流充电桩计量检测电路，其特征在于，所述直流电能采集电路包括AD转换器、分压电阻、参考电压芯片、输入匹配电阻Ra1、输入匹配电阻Ra2和第二电源变换器；
所述AD转换器的REF引脚连接所述参考电压芯片；
所述分压电阻包括分压电阻R1和分压电阻R2，所述分压电阻的输入端连接所述AD转换器的REF引脚，所述分压电阻的输出端连接所述AD转换器的第二ADC引脚；
所述输入匹配电阻Ra1连接所述AD转换器的第一ADC引脚，所述输入匹配电阻Ra2连接所述AD转换器的第二ADC引脚；
所述第二电源变换器连接所述AD转换器的VCC和V logic引脚。
本发明还提供一种直流充电桩计量检测装置，其特征在于，包括上述任意一项所述的直流充电桩计量检测电路。
本发明还提供一种直流充电桩计量检测方法，应用于上述的直流充电桩计量检测装置，其特征在于，包括：
控制接口模拟器关闭开关单元的开关；
判断直流电能采集电路采集的电压；
当所述电压大于预设的阈值，则控制接口模拟器模拟充电桩对电池包充电状态，并采集充电时产生的充电电流和充电电压的离散采样值，计算充电直流有功电能误差，所述充电直流有功电能误差通过显示屏显示，以供检测；
当所述电压小于或等于预设的阈值，则控制接口模拟器模拟电池包对充电桩反向充电状态，并采集反充电时产生的反充电电流和反充电电压的离散采样值，其中，所述反充电电流的方向为反方向，所述反充电电流的离散采样值为负，计算充电直流有功电能误差，所述充电直流有功电能误差通过显示屏显示，以供检测。
在某一个实施例中，所述计算充电直流有功电能误差的方法，包括：
计算离散化后瞬时有功功率Pi，公式如下：
Pi＝VUi*VIi×Kv×Iz
其中，VUi为第i个采样点的电压，VIi为第i个采样点的电流，Kv为电阻分压网络的变比，Iz为相对一次阻抗；
根据所述瞬时有功功率计算有功电能Ep，公式如下：
Figure BDA0003024313430000031
其中，Pi为瞬时有功功率，Ts为采样时间间隔；
根据所述有功电能计算有功电能误差Err％，公式如下：
Figure BDA0003024313430000032
其中，Ex为人工读取的充电桩电能示值，Ep为有功电能。
在某一个实施例中，所述计算反充电直流有功电能误差的方法，包括：
计算离散化后瞬时有功功率Pi，公式如下：
Pi＝VUi*(-VIi)×Kv×Iz
其中，VUi为第i个采样点的电压，VIi为第i个采样点的电流，Kv为电阻分压网络的变比，Iz为相对一次阻抗；
根据所述瞬时有功功率计算有功电能Ep，公式如下：
Figure BDA0003024313430000033
其中，Ts为采样时间间隔；
根据所述有功电能计算有功电能误差Err％，公式如下：
Figure BDA0003024313430000034
其中，Ex为人工读取的充电桩电能示值。
在某一个实施例中，还包括，根据键盘设置充电时所述充电桩的当前检测的充电电流值或反充电时所述充电桩的当前检测的反充电电流值。
在某一个实施例中，还包括，根据20％的增量方式设置充电时的充电度数或反充电时的充电度数。
在某一个实施例中，所述预设的阈值包括373V。
本发明实施例的直流充电桩计量检测电路、装置及其方法，实现了充电桩的充电有功电能误差检测、以及充电桩的反充电有功电能误差检测，并使用20％过量纠正模式，保证电池的工作在30～70％的电量之间，提高电池的充放次数，延长了电池寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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是本发明某一实施例提供的直流充电桩计量检测电路的结构示意图；
图2是本发明某一实施例提供的直流充电桩计量检测电路的结构示意图；
图3是本发明某一实施例提供的直流充电桩计量检测电路的直流电能采集电路的结构示意图；
图4是本发明某一实施例提供的直流充电桩计量检测方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。
应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
请参阅图1-2，本发明实施例提供一种直流充电桩计量检测电路100，包括：供电插座10、直流零磁通互感器20、电阻60、开关单元30、充电插座40、电池包50、电阻分压网络70、直流电能采集电路80、接口模拟器101、开关控制线圈90及芯片及芯片外设102；
供电插座10通过直流零磁通互感器20和开关单元30连接充电插座40，电池包50连接充电插座40；
直流零磁通互感器20通过电阻60和直流电能采集电路80连接芯片及芯片外设102；
电阻分压网络70与直流零磁通互感器20并联，电阻分压网络70连接直流电能采集电路80；
开关单元30通过开关控制线圈90和接口模拟器101连接芯片及芯片外设102。
在本实施例中，直流充电桩计量检测电路100，由直流供电插座10、直流充电插座40、电源模块、直流零磁通互感器20、电阻分压网络70、直流电能采集电路80、电动汽车接口模拟器101、BF609芯片及芯片外设102、键盘KEY、显示LCD、第一电源变换器、开关单元30的开关K1、K2、电池包50、电阻60组成。直流供电插座10为串接到直流充电桩40的直流回路的插座；电源模块采用+/-15V和5V输出的开关小电源，电流输出2A；直流零磁通互感器20使用LEM公司IT200-S，最大输出250A，200A:200mA,变比1000:1；电阻60使用5Ω的0.01％精密电阻；电阻分压网络70的低压臂分压电阻R2为2k的0.01％精密电阻，高压臂分压电阻R1为998K的0.01％精密电阻构成直流电压传感器变比为1000:2，也就是500:1；BF609芯片及芯片外设102，由ADI公司的BF609芯片及芯片外设构成，芯片内置了大量的外设，包括2个SPI接口、3个SPORT口、AMC接口(异步存储接口)等，256MBYTE DRAM、实时时钟、网口等，BF609芯片及芯片外设102用于完成本发明的计量算法、任务调度及显示和输入以及通过网口和电动汽车接口模拟器101通信，超过16个通用IO口，6个IO用于键盘输入；电动汽车接口模拟器101为深圳市星龙科技股份有限公司的XL-A632电动汽车接口模拟器，可以完成对电动汽车的接口通信和时序模拟。通过CAN总线进行模拟电动汽车的充电协议，通过网口和BF609芯片及芯片外设102进行通信，并带有一个继电器用于控制开关单元30中开关K1和K2的开合；电池包50，定制电池包50容量为50度350V的电池，最大充电电流：250A；开关单元30中的开关K1、K2为250A的直流接触器，额定工作电压：DC 750V，额定工作电流：300A，开关控制线圈90工作电压：DC 12V～15V。
在某一个实施例中，还包括显示屏、键盘和第一电源变换器，所述显示屏、所述键盘和所述第一电源变换器分别连接所述芯片及芯片外设。
在本实施例中，在直流充电桩计量检测电路100中，显示屏LCD为点阵式简易液晶显示模块，直接由BF609芯片及芯片外设102的AMC驱动，用于显示电能、电参数等；键盘为简易键盘，共6个键盘输入到BF609芯片及芯片外设102的6个IO上，用于设置充电桩的充电电流；第一电源变换器为5V转3.3V的线性稳压模块，把5V的电源转换为3.3V供BF609和AD转换器使用，使用固定电压输出的芯片REG1117F-3.3转换。
在某一个实施例中，直流充电桩计量检测电路，其特征在于，所述直流电能采集电路包括AD转换器、分压电阻、参考电压芯片、输入匹配电阻Ra1、输入匹配电阻Ra2和第二电源变换器；
所述AD转换器的REF引脚连接所述参考电压芯片；
所述分压电阻包括分压电阻R1和分压电阻R2，所述分压电阻的输入端连接所述AD转换器的REF引脚，所述分压电阻的输出端连接所述AD转换器的第二ADC引脚；
所述输入匹配电阻Ra1连接所述AD转换器的第一ADC引脚，所述输入匹配电阻Ra2连接所述AD转换器的第二ADC引脚；
所述第二电源变换器连接所述AD转换器的VCC和V logic引脚。
请参阅图3，在本实施例中，直流电能采集电路80，由AD转换信号AD7380、输入匹配电阻Ra1、输入匹配电阻Ra2、分压电阻R1、分压电阻R2、参考电压ADR441B、5V到3.3V第二电源变换器组成。
其中，AD7380为核心器件，AD位数:16位，双通道同步采样，全差分模拟输入，采样率最大速率：4MSPS，SNR典型值:92.5dB，片内过采样功能，基本分辨率增强功能，INL(最大值)2.0LSB,相当于2/65536＝0.003％。对于0.2级检验装置完全满足要求；
电阻Ra1、电阻Rb1为普通的贴片电阻，分压电阻R1、分压电阻R2、使用1ppm的高精确度电阻，准确度优于0.01％，对R1和R2为电桥原理，通过出厂可以挑选R1/R2比例值优于0.005％的匹配电阻，R1和R2的阻值相同；
ADR441B为输出为2.5V 3ppm的温漂的基准，对于0.2％的检测装置完全满足要求；
AD7380采样率为10KHz，R1和R2分压产生一个参考电压的一半的信号用于实现对直流电流的双向计量：
1)当直流电流为充电状态：AD7380的输入值为VI，对地共模电压为1.25V+VI；
2)当直流电流为反充电状态：AD7380的输入值为-VI,对地共模电压为1.25V-VI。
其中，VI的值为范围0～1.25V。
本发明还提供一种直流充电桩计量检测装置，其特征在于，包括上述任意一项所述的直流充电桩计量检测电路。
本发明还提供一种直流充电桩计量检测方法，应用于上述的直流充电桩计量检测装置，其特征在于，包括：
控制接口模拟器101关闭开关单元的开关；
判断直流电能采集电路80采集的电压；
当所述电压大于预设的阈值，则控制接口模拟器101模拟充电桩对电池包50充电状态，并采集充电时产生的充电电流和充电电压的离散采样值，计算充电直流有功电能误差，所述充电直流有功电能误差通过显示屏显示，以供检测；
当所述电压小于或等于预设的阈值，则控制接口模拟器101模拟电池包对充电桩反向充电状态，并采集反充电时产生的反充电电流和反充电电压的离散采样值，其中，所述反充电电流的方向为反方向，所述反充电电流的离散采样值为负，计算充电直流有功电能误差，所述充电直流有功电能误差通过显示屏显示，以供检测。
在本实施例中，直流零磁通互感器20把充电桩输入电压缩小1000倍后输出到分流器电阻60上、变换为电压信号VI，电阻60的阻值为5欧姆，等效到一次充电电流的阻抗值为Iz＝5欧姆/(1000)＝0.005欧姆。则一次充电电流I的最大值250A,则最大电压VI＝Iz*I＝0.005欧*250A＝1.25V。
直流流电能采集电流80中的AD738的差模输入范围为-2.5V～2.5V(VI的值)。绝对输入范围VI+、VI-对地的值为-0.1～2.6V。
当充电模式下，绝对输入为1.25V+1.25V＝2.5V，满足设计要求，差模输入范围为：0～1.25V，满足设计要求；
当反充电模式下，绝对输入为1.25V-1.25V＝0V满足设计要求，差模输入范围为：-1.25V～0满足设计要求；
电压分压网络70，把充电桩的充电电压U的电压缩小500倍后输出到直流电能采集电路80。其比例为Kv＝(998+2)/2＝500。一次充电电压U的最大值为1000V，则二次输出VU＝U/Kv＝1000V/500＝2V，直流电能采集电路中的AD7380的输入范围为0～2.5V，满足设计要求。
电阻分压网络70、和直流零磁通互感器80把高电压和大电流转换为小电压后输入到直流电能采集电路80的模拟输入端。
BF609芯片及芯片外设102，通过SPORT接口读取直流电能采集电路80的电压和电流的采样值，计算有功电能，并显示在LCD10上，分辨率可以做到小数后5位(折算到kWh)。当检测充电桩有功电能误差时，BF609芯片及芯片外设102通过控制电动汽车接口模拟器101模拟电动汽车充电状态，让充电桩对电池包50进行充电，产生充电电流和充电电压。
当检测反充电有功电能误差时，BF609芯片及芯片外设102通过控制电动汽车接口模拟器101模拟电动汽车反充电状态，电池包50进行充电桩反向充电，把电池的电能反向送到电网，产生反充电电流和反充电电压。
请参阅图4，具体地，1)BBF609芯片及芯片外设102，通过电动汽车接口模拟器101把开关单元30的开关K1、K2合上；
2)BF609芯片及芯片外设102通过直流电能采集电路80采集电池的电压，判断电池的容量，当电池的电压大于预设的阈值，先进行充电桩充电模式的有功电能测试，进入步骤3A和步骤4A，否则，进行充电桩充电模式反充电有功电能测试，进入步骤3B和步骤4B；
采用电池容量大概为50％左右,对电池容量准确度要求很低，只要能保证在45～65％之间就可以了，通过直接测量电压完全可以满足要求。
因为一次检测点大概消耗的电能为1度左右，只占电池容量的2％左右。
3A)BF609芯片及芯片外设102控制电动汽车接口模拟器101模拟电动汽车充电状态，并通过键盘设置充电桩的当前检测的充电电流值I充。采集直流电压和直流电流并按充电直流有功电能误差的计算方法计算有功电能误差并通过显示屏供检测人员记录。
当电池的电量大于50％的时候，通过检测充电桩充电误差比检测充电桩反充电误差的电能多出20％，也就是0.2度的电能，这样可以让一个充满电的100％电量的电池，经过多次充电检测后，调整电池充电量在30～70％的充电安全区间，延长电池包的使用寿命。
4a)、BF609芯片及芯片外设102控制电动汽车接口模拟器101模拟电动汽车反充电状态，并通过键盘设置充电桩的当前检测的反充电电流值I反充。正常设置反充电度数，BF609芯片及芯片外设102控制直流电能采集电路80，采集直流电压和直流电流并按反充电直流有功电能误差的计算方法计算有功电能误差并通过显示屏供检测人员记录。
其中，|I反充|＝|I充|，反方向放电的电能为1度，比充电1.2度少了0.2度。
这样可以让电池的电量经过多次检测后，一直保持在30～70％的充电安全区间，延长电池寿命。
3b)、BF609芯片及芯片外设102控制电动汽车接口模拟器101模拟电动汽车反充电状态，并通过键盘设置充电桩的当前检测的反充电电流值I反充。按20％的增量方式设置反充电度数，BF609芯片及芯片外设102控制直流电能采集电路80，采集直流电压和直流电流并按反充电直流有功电能误差的计算方法计算有功电能误差并通过显示屏供检测人员记录。
20％的增量方式计算和步骤3A)是一致的。当电池的电量≤50％的时候，通过充电桩反充电比充电桩充电多出20％的电能也就是0.2度的电能，可以让一个电池0％电量的电池，经过多次充电检测后，调整电池充电量在30～70％的充电安全区间。
4B)、BF609芯片及芯片外设102控制电动汽车接口模拟器101模拟电动汽车充电状态，并通过键盘设置充电桩的当前检测的充电电流值I充。
正常设置充电度数，BF609芯片及芯片外设102控制直流电能采集电路80，采集直流电压和直流电流并按充电直流有功电能误差的计算方法计算有功电能误差并通过显示屏供检测人员记录。充电的电能为1度，比放电1.2度少了0.2度。这样可以让电池电量为0％的电池，经过多次检测后，一直保持在30～70％的充电安全区间，延长电池寿命。
在某一个实施例中，所述计算充电直流有功电能误差的方法，包括：
计算离散化后瞬时有功功率Pi，公式如下：
Pi＝VUi*VIi×Kv×Iz
其中，VUi为第i个采样点的电压，VIi为第i个采样点的电流，Kv为电阻分压网络的变比，Iz为相对一次阻抗；
根据所述瞬时有功功率计算有功电能Ep，公式如下：
Figure BDA0003024313430000091
其中，Pi为瞬时有功功率，Ts为采样时间间隔；
根据所述有功电能计算有功电能误差Err％，公式如下：
Figure BDA0003024313430000092
其中，Ex为人工读取的充电桩电能示值，Ep为有功电能。
在本实施例中，BF609芯片及芯片外设102通过控制电动汽车接口模拟器101模拟电动汽车充电状态，让充电桩对电池包50进行充电，产生充电电流和充电电压。
电阻分压网络70的变比为Kv＝500(500:1的分压设计)，该变比输入到直流电能采集电路进行一次电压的还原。设直流零电流互感器的变比为Ki＝1000，电阻60阻值为5欧，则相对一次阻抗Iz＝5/1000＝0.005欧，该跨阻要输入到直流电能采集电路进行一次电流的还原。
当充电桩在充电模式下：
BF609芯片及芯片外设102通过直流电能采集电路采集电压和电流的离散采样值。计算离散化后瞬时有功功率，采样率为10kHz，公式如下：
Pi＝VUi*VIi×Kv×Iz
其中，Kv＝500；Iz＝0.005；i为采样点；VIi为第i个采样点的电流；VUi为第i个采样点的电压。
检测装置的有功电能计算：
电能是功率的对时间的积分，使用点积和方式进行积分，则计算有功电能的公式如下：
Figure BDA0003024313430000101
式中，Ts采样时间间隔,采样率为10KHz本发明为1s＝0.0001秒，即
Figure BDA0003024313430000102
其中，n为累计的采样点数，i为采样点，Ts为采样间隔的时间。单位为瓦秒(WS)。
目前充电桩的检测均使用千瓦时(kW h)作为单位，按JJG1149-2018电动汽车非车载充电机检定规程的第6.5充电机的显示要求，充电机应能显示充电电能量、单价及付费金额,电能量显示位数应不少于6位(至少含3位小数)。把有功电能的单位转换为kWh，如下所示：
Figure BDA0003024313430000103
其中，n为累计的采样点数，i为采样点，Ts为采样间隔的时间，Ts＝0.0001秒；Kv＝500；Iz＝0.005；VUi为输入到直流电能采集电路的一次电压经过变换后的输入；VIi为输入到直流电能采集电路的一次电流经过变换后的输入。
由于充电桩电能示值为小数点后三位，单位为kWh。按照JJG1149-2018电动汽车非车载充电机检定规程的第9.3.2测定工作误差的b条要求，标准表应与被检充电机(桩)同步运行,被检充电机(桩)显示器末位一字(或最小分度)代表的电能值与所累计的电能之比(％)应不大于被检充电机等级指数的1/10。因此，对一级充电桩分辨率为0.001kWh要求至少走1.000kWh的电量；对二级充电桩分辨率为0.001kWh要求至少走0.500kWh的电量。设充电桩的电量值为Ex，则有功电能误差为
Figure BDA0003024313430000104
其中，Ep用浮点表示，小数点后6位。
在某一个实施例中，所述计算反充电直流有功电能误差的方法，包括：
计算离散化后瞬时有功功率Pi，公式如下：
Pi＝VUi*(-VIi)×Kv×Iz
其中，VUi为第i个采样点的电压，VIi为第i个采样点的电流，Kv为电阻分压网络的变比，Iz为相对一次阻抗；
根据所述瞬时有功功率计算有功电能Ep，公式如下：
Figure BDA0003024313430000111
其中，Ts为采样时间间隔；
根据所述有功电能计算有功电能误差Err％，公式如下：
Figure BDA0003024313430000112
其中，Ex为人工读取的充电桩电能示值。
在本实施例中，BF609芯片及芯片外设102通过控制电动汽车接口模拟器101模拟电动汽车反充电状态，让电池包50对充电桩进行反向充电，把电池的电能反向送到电网，产生反充电电流和反充电电压。
电阻分压网络70的变比为Kv＝500(500:1的分压设计)，该变比输入到直流电能采集电路进行一次电压的还原。设直流零电流互感器的变比为Ki＝1000，电阻60阻值为5欧，则相对一次阻抗Iz＝5/1000＝0.005欧，该跨阻要输入到直流电能采集电路进行一次电流的还原。
当充电桩在充电模式下：
BF609芯片及芯片外设102通过直流电能采集电路采集电压和电流的离散采样值。计算离散化后瞬时有功功率，采样率为10kHz。在反充电状态下，电流的方向反了，其值为负，电压在反充电模式为正，公式如下：
Pi＝VUi*(-VIi)×Kv×Iz
其中，Kv＝500；Iz＝0.005；i为采样点；VIi为第i个采样点的电流；VUi为第i个采样点的电压。
检测装置的有功电能计算：
电能是功率的对时间的积分，使用点积和方式进行积分，则计算有功电能的公式如下：
Figure BDA0003024313430000121
式中，Ts采样时间间隔,采样率为10KHz本发明为1s＝0.0001秒，即
Figure BDA0003024313430000122
其中，n为累计的采样点数，i为采样点，Ts为采样间隔的时间。单位为瓦秒(WS)。
目前充电桩的检测均使用千瓦时(kW h)作为单位，按JJG1149-2018电动汽车非车载充电机检定规程的第6.5充电机的显示要求，充电机应能显示充电电能量、单价及付费金额,电能量显示位数应不少于6位(至少含3位小数)。把有功电能的单位转换为kWh，如下所示：
Figure BDA0003024313430000123
其中，n为累计的采样点数，i为采样点，Ts为采样间隔的时间，Ts＝0.0001秒；Kv＝500；Iz＝0.005；VUi为输入到直流电能采集电路的一次电压经过变换后的输入；VIi为输入到直流电能采集电路的一次电流经过变换后的输入。
由于充电桩电能示值为小数点后三位，单位为kWh。按照JJG1149-2018电动汽车非车载充电机检定规程的第9.3.2测定工作误差的b条要求，标准表应与被检充电机(桩)同步运行,被检充电机(桩)显示器末位一字(或最小分度)代表的电能值与所累计的电能之比(％)应不大于被检充电机等级指数的1/10。因此，对一级充电桩分辨率为0.001kWh要求至少走1.000kWh的电量；对二级充电桩分辨率为0.001kWh要求至少走0.500kWh的电量。设充电桩的电量值为Ex，则有功电能误差为
Figure BDA0003024313430000124
其中，Ep用浮点表示，小数点后6位。
在某一个实施例中，还包括，根据键盘设置充电时所述充电桩的当前检测的充电电流值或反充电时所述充电桩的当前检测的反充电电流值。
在本实施例中，BF609芯片及芯片外设102通过直流电能采集电路80在充电状态或反充电状态时采集电压和电流的离散采样值，
在某一个实施例中，还包括，根据20％的增量方式设置充电时的充电度数或反充电时的充电度数。
在本实施例中，需按20％的增量方式设置充电度数，BF609芯片及芯片外设102控制直流电能采集电路80，20％的增量方式计算如下：
假设被检当前充电桩的准确度为1级。也就是1％的准确度。充电桩的有功电能分辨率为0.001度，按JJG 1149-2018电动汽车非车载充电机检定规程的要求，被检充电机显示器末位一字(或最小分度)代表的电能值与所累计的电能之比(％)应不大于被检充电机等级指数的1/10。则充电桩至少充电1度电，按20％增量方式，充电1.2度，规程的要求是不大于等级指数的1/10，公式如下：
Figure BDA0003024313430000131
其中，E为充电电能，充电桩的等级指数为0.01(1级桩)，按规程要求充电桩的分辨率为0.001度，E取1.2度，比理论上值1度多出0.2度；0.001为充电桩的电能显示分辨率；0.01为充电桩的准确度等级；为所累计的电能之比(％)应不大于被检充电机等级指数的1/10。
在某一个实施例中，所述预设的阈值包括373V。
在本实施例中，判断电池的容量，当电池的电压大于373V，先进行充电桩充电模式的有功电能测试。采用的电池当电池电压为373V时，电池容量大概为50％左右
本发明实施例的直流充电桩计量检测电路、装置及其方法，实现了充电桩的充电有功电能误差检测、以及充电桩的反充电有功电能误差检测，并使用20％过量纠正模式，保证电池的工作在30～70％的电量之间，提高电池的充放次数，延长了电池寿命。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种直流充电桩计量检测电路，其特征在于，包括：供电插座、直流零磁通互感器、电阻、开关单元、充电插座、电池包、电阻分压网络、直流电能采集电路、接口模拟器、开关控制线圈及芯片及芯片外设；
所述供电插座通过所述直流零磁通互感器和所述开关单元连接所述充电插座，所述电池包连接所述充电插座；
所述直流零磁通互感器通过所述电阻和所述直流电能采集电路连接所述芯片及芯片外设，所述直流零磁通互感器用于将充电桩的输入电压缩小后输出到所述电阻上变换为电压信号；
所述电阻分压网络与所述直流零磁通互感器并联，所述电阻分压网络连接所述直流电能采集电路，所述电压分压网络用于将充电桩的充电电压缩小后输出到所述直流电能采集电路；
所述开关单元通过所述开关控制线圈和所述接口模拟器连接所述芯片及芯片外设，所述开关单元包括第一开关和第二开关；
所述芯片及芯片外设，用于通过所述接口模拟器控制所述开关单元的开关关闭，并通过直流电能采集电路采集电池包的电压，判断电池包的容量，当电池包的电压大于预设的阈值时，进行充电桩充电模式充电有功电能测试，当电池包的电压小于或等于预设的阈值时，进行充电桩充电模式反充电有功电能测试；
其中，所述充电桩充电模式充电有功电能测试具体为：3A.所述芯片及芯片外设控制所述接口模拟器模拟电动汽车充电状态，并设置充电桩当前检测的充电电流值，按20％的增量方式设置充电度数，采集直流电压和直流电流并计算充电直流有功电能误差；4A.所述芯片及芯片外设控制所述接口模拟器模拟电动汽车反充电状态，并设置充电桩当前检测的反充电电流值，正常设置反充电度数，所述芯片及芯片外设控制直流电能采集电路采集直流电压和直流电流并计算反充电直流有功电能误差；
所述充电桩充电模式反充电有功电能测试具体为：3B.所述芯片及芯片外设控制所述接口模拟器模拟电动汽车反充电状态，并设置充电桩当前检测的反充电电流值，按20％的增量方式设置反充电度数，所述芯片及芯片外设控制直流电能采集电路，采集直流电压和直流电流并计算反充电直流有功电能误差；4B.所述芯片及芯片外设控制所述接口模拟器模拟电动汽车充电状态，并设置充电桩当前检测的充电电流值，正常设置充电度数，所述芯片及芯片外设控制直流电能采集电路采集直流电压和直流电流并计算充电直流有功电能误差。
2.根据权利要求1所述的直流充电桩计量检测电路，其特征在于，还包括显示屏、键盘和第一电源变换器，所述显示屏、所述键盘和所述第一电源变换器分别连接所述芯片及芯片外设。
3.根据权利要求1所述的直流充电桩计量检测电路，其特征在于，所述直流电能采集电路包括AD转换器、分压电阻、参考电压芯片、输入匹配电阻Ra1、输入匹配电阻Ra2和第二电源变换器；
所述AD转换器的REF引脚连接所述参考电压芯片；
所述分压电阻包括分压电阻R1和分压电阻R2，所述分压电阻的输入端连接所述AD转换器的REF引脚，所述分压电阻的输出端连接所述AD转换器的第二ADC引脚；
所述输入匹配电阻Ra1连接所述AD转换器的第一ADC引脚，所述输入匹配电阻Ra2连接所述AD转换器的第二ADC引脚；
所述第二电源变换器连接所述AD转换器的VCC和Vlogic引脚。
4.一种直流充电桩计量检测装置，其特征在于，包括权利要求1-3任意一项所述的直流充电桩计量检测电路。
5.一种直流充电桩计量检测方法，应用于权利要求4所述的直流充电桩计量检测装置，其特征在于，包括：
控制接口模拟器关闭开关单元的开关；
判断直流电能采集电路采集的电压；
当所述电压大于预设的阈值，则控制接口模拟器模拟充电桩对电池包充电状态，并采集充电时产生的充电电流和充电电压的离散采样值，计算充电直流有功电能误差，所述充电直流有功电能误差通过显示屏显示，以供检测；
当所述电压小于或等于预设的阈值，则控制接口模拟器模拟电池包对充电桩反向充电状态，并采集反充电时产生的反充电电流和反充电电压的离散采样值，其中，所述反充电电流的方向为反方向，所述反充电电流的离散采样值为负，计算反充电直流有功电能误差，所述反充电直流有功电能误差通过显示屏显示，以供检测。
6.根据权利要求5所述的直流充电桩计量检测方法，其特征在于，所述计算充电直流有功电能误差的方法，包括：
计算离散化后瞬时有功功率Pi，公式如下：
Pi＝VUi*VIi×Kv×Iz
其中，VUi为第i个采样点的电压，VIi为第i个采样点的电流，Kv为电阻分压网络的变比，Iz为相对一次阻抗；
根据所述瞬时有功功率计算有功电能Ep，公式如下：
Figure FDA0003847235050000031
其中，Pi为瞬时有功功率，Ts为采样时间间隔；
根据所述有功电能计算有功电能误差Err％，公式如下：
Figure FDA0003847235050000032
其中，Ex为人工读取的充电桩电能示值，Ep为有功电能。
7.根据权利要求5所述的直流充电桩计量检测方法，其特征在于，所述计算反充电直流有功电能误差的方法，包括：
计算离散化后瞬时有功功率Pi，公式如下：
Pi＝VUi*(-VIi)×Kv×Iz
其中，VUi为第i个采样点的电压，VIi为第i个采样点的电流，Kv为电阻分压网络的变比，Iz为相对一次阻抗；
根据所述瞬时有功功率计算有功电能Ep，公式如下：
Figure FDA0003847235050000033
其中，Ts为采样时间间隔；Pi为瞬时有功功率；
根据所述有功电能计算有功电能误差Err％，公式如下：
Figure FDA0003847235050000034
其中，Ex为人工读取的充电桩电能示值。
8.根据权利要求5所述的直流充电桩计量检测方法，其特征在于，还包括，根据键盘设置充电时所述充电桩的当前检测的充电电流值或反充电时所述充电桩的当前检测的反充电电流值。
9.根据权利要求5所述的直流充电桩计量检测方法，其特征在于，还包括，根据20％的增量方式设置充电时的充电度数或反充电时的充电度数。
10.根据权利要求5所述的直流充电桩计量检测方法，其特征在于，所述预设的阈值包括373V。
CN202110415930.3A 2021-04-16 2021-04-16 一种直流充电桩计量检测电路、装置及其方法 Active CN113064018B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110415930.3A CN113064018B (zh) 2021-04-16 2021-04-16 一种直流充电桩计量检测电路、装置及其方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110415930.3A CN113064018B (zh) 2021-04-16 2021-04-16 一种直流充电桩计量检测电路、装置及其方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113064018A CN113064018A (zh) 2021-07-02
CN113064018B true CN113064018B (zh) 2022-10-28

Family

ID=76566962

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110415930.3A Active CN113064018B (zh) 2021-04-16 2021-04-16 一种直流充电桩计量检测电路、装置及其方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113064018B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114113843B (zh) * 2021-11-22 2022-05-20 山东省计量科学研究院 一种基于图像识别的直流充电桩自动检测***及方法
CN116736000A (zh) * 2023-05-16 2023-09-12 国网山东省电力公司营销服务中心(计量中心) 充电桩检定电路和充电桩检定方法
CN117572138B (zh) * 2024-01-17 2024-04-16 国网冀北电力有限公司 一种大功率充电桩的计量检定装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011084362B4 (de) * 2011-03-30 2015-03-05 Bender Gmbh & Co. Kg Elektrische Schutz- und Überwachungseinrichtung in einem Elektrofahrzeug zum sicheren Fahrbetrieb sowie zum sicheren Lade- und Rückspeisebetrieb des Elektrofahrzeugs an einer Ladestation
CN103311997A (zh) * 2013-06-24 2013-09-18 广西十方科技有限公司 一种可双向充电的智能充电桩
CN106364348B (zh) * 2016-09-26 2019-08-27 华为技术有限公司 一种充电桩
DE102017125134A1 (de) * 2017-10-26 2019-05-02 Phoenix Contact E-Mobility Gmbh Ladesäule zur Bereitstellung elektrischer Energie
DE102018212978A1 (de) * 2018-08-02 2020-02-06 Schmidhauser Ag Ladestation zum Laden eines Elektrofahrzeugs
CN109606191B (zh) * 2018-12-26 2021-06-08 深圳供电局有限公司 供电控制方法、装置、计算机设备和存储介质
DE102019211553A1 (de) * 2019-08-01 2021-02-04 Audi Ag Bidirektionale DC-Wallbox für Elektrofahrzeuge
CN212301845U (zh) * 2020-05-22 2021-01-05 深圳市星龙科技股份有限公司 充电桩误差检定装置
CN111722044B (zh) * 2020-06-29 2023-01-31 国网山东省电力公司营销服务中心(计量中心) 基于扫频校准分流器的直流充电桩测试方法、装置及设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN113064018A (zh) 2021-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113064018B (zh) 一种直流充电桩计量检测电路、装置及其方法
CN103675692B (zh) 电池健康状态检知方法与装置
CN101435838B (zh) 电容容量测量装置
CN106772072A (zh) 一种基于电池特性曲线的soc估算方法及装置
CN105356528A (zh) 电池管理***
CN201859213U (zh) 智能电能表检定装置
CN103149546A (zh) 一种便携式电能计量终端现场综合校验仪
CN106646334B (zh) 一种用于对电能表计量误差进行计算的方法及***
CN110171319B (zh) 一种可用于溯源的三相标准交流充电桩
CN104678153B (zh) 电流检测电路与电流检测方法及电池电量检测电路
CN113933580B (zh) 一种基于瞬时有功同步的直流充电桩效率检测***及方法
CN101452638B (zh) 电能表或电力负荷管理终端校验装置
CN107831358A (zh) 一种基于max4373heua的电流量测装置
CN102539870A (zh) 一种便携式高精度多功能测试仪表
CN201434887Y (zh) 二次回路压降在线监测装置
CN208588813U (zh) 一种蓄电池组实时监测装置
CN216351120U (zh) 电池电量计量***及电动车
CN106443156B (zh) 一种电动汽车电流测量电路
CN103293362A (zh) 直流电流表和万用表及应用该电流表或万用表的测量方法
CN211402698U (zh) 一种电流挡位自动切换装置
CN209167525U (zh) 一种便携式相位伏安表功能检查仪
CN102081152A (zh) 一种针对带外附件直流电能表的检定装置及方法
JPS6275278A (ja) 計器精度判定装置
CN102539947A (zh) 用于充电器测试的主动式电压负增长测试仪
CN203366624U (zh) 电力负荷程控模拟装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant