[实用新型]组合式电动汽车充电机测试用负载

说明书

技术领域

本实用新型涉及蓄电池应用领域，具体涉及一种组合式电动汽车充电机测试用负载。

背景技术

电动汽车分为纯电动汽车和混合动力汽车，前者全部动力来自蓄电池组，后者部分动力由蓄电池组提供。蓄电池组采用放电和充电相互交替的循环方式工作，当蓄电池组中电能耗尽时，就必须由充电机及时补充。充电机的性能是决定蓄电池组荷电状态和影响蓄电池组使用寿命的重要因素。在质检中心对充电机进行型式试验和制造厂进行出厂测试时，用蓄电池组验证充电机的性能是一个较为漫长的过程，为了加快测试进度，通常借助测试负载模拟蓄电池组的实际充电过程。

电动汽车中乘用车和中型商务车的蓄电池组采用400V电压等级，纯电动乘用车蓄电池组容量在100Ah以内，混合动力乘用车不会超过50Ah，中型商务车会接近200Ah；而对于纯电动大客车，其蓄电池组的电压等级有400V和700V两种，容量会超过300Ah。在充电方式上，中小型车辆的车载充电机以0.3C的倍率进行4至8个小时的慢速充电；非车载充电机以接近3C的倍率进行20-30分钟左右的快速充电；但对于大客车，由于当下技术水平的限制，不论车载充电机和非车载充电机只能采用慢速充电。由于充电电流较大，充电机一般采用模块化配置，单台充电模块的额定电流最小为15A。对于电池更换站，充电对象是模块化的电池箱，目前还未形成业界普遍遵循的技术参数，其充电电压不超过（50-120）V的范围，充电电流低于120A。由于电动汽车充电机的种类、规格繁多，如果采用通用型测试负载，其需要承载的最低电压为50V，最高为700V，按照充电机的最小充电电流为额定电流的20%，则其最小承载电流为3A，再考虑行业长期发展的需要以及相关标准的规定，最大承载电流将达到500A。如此大范围的参数意味着众多电压、电流档位，这些档位的相互搭配必然需要极为繁复的电路。

现有技术中测试用负载都是单台式设计，只能对充电机进行一对一的测试，其承载电压和电流仅能满足某种类型或某些型号充电机的测试要求，从原理上主要分为电子负载和阻性负载两大类。电子负载使用内部功率器件消耗电能，可以实现输入阻抗精准设定，无级渐变调整，以及在阻性、感性和容性之间任意变化，但缺点是造价高昂，每kW的价格至少在10,000元以上，并且受到电力电子器件性能的制约，容量普遍偏小。阻性负载是将螺旋形的金属带或折叠状的金属片通过串、并联的方式组合在一起，其材料主要为铁铬铝合金或不锈钢，档位调整离不开接触器的切换，难以实现无级渐变调整，但造价低廉，每kW的价格可以控制在500元以内。阻性负载需要提供参数并由制造厂进行设计，但电阻厂的设计人员一般难以充分领会电动汽车充电机型式试验和出厂测试的特点和实际需求，一般采用无感可调电阻柜的常规思路，将具有相同通流能力的电阻器串联成电阻串，再并联组合。每个电阻串上的电阻器采用相同阻值或以二进制编码递增的方式排列，前者的劣势在于需要众多的电阻器和接触器，如果极差较小，势必造成结构复杂、体积庞大，而后者虽然精简了组合方式，但在二进制数值进位或退位时，很小的阻值变化都要引发大阻值电阻器的多次切换，致使阻值大幅度波动，不仅与蓄电池组端电压缓慢平滑变动的特性不符，而且容易引发充电机超调，造成测试结果的偏差。在实际应用中，大型制造厂由于产品多、批量大，需要为各种充电机购置不同规格并具有一定数量的测试负载，需要投入大量的资金；再者，制造厂内各个产品的生产比重总在动态地调整，随着产品之间产量的此消彼长，势必造成某些规格的测试负载数量不足，而另一些规格的测试负载闲置。

电动汽车充电机测试用负载除了要承载充电机产生的电压和电流，还要模拟蓄电池组在充电状态下的外特性，满足型式试验和出厂测试具体测试项目的需要。蓄电池组在充电过程中先后经历恒流充电和恒压充电两个阶段，在恒流阶段，电压从初始电压开始稳步上升，当电压达到最高充电电压后转入恒压阶段，充电电流迅速降低，但电流下降速度将逐渐趋缓。在型式试验和出厂测试中，就产生了验证充电机在恒流阶段和恒压阶段输出稳定性的稳流精度和稳压精度试验，验证从恒流阶段向恒压阶段自动转换的恒流限压功能试验，以及验证在恒压状态下充电机自我保护能力的恒压限流功能试验。对于测试人员来说，充电机测试用负载还要操作简便，易于掌握，在确保测试效果的前提下，尽可能地缩短测试周期。

实用新型内容