双向车载充电机的环境可靠性测试装置的制作方法

1.本实用新型属于双向车载充电机(bobc,bidirectional on-board charger)测试验证领域，具体涉及一种双向车载充电机的环境可靠性测试装置。


背景技术：

2.车载充电机是电动汽车重要的核心零部件,安装在电动汽车内，是一种电能转换装置，可将公共电网的交流电转换成直流电，为电动汽车的动力电池包充电。国内外新能源电动汽车均配备了车载充电机。
3.随着电动汽车的发展与普及，国家颁布了交流充电机的测试标准“qc/t895-2011电动汽车用传导式车载充电机”，同时根据最新的iso 16750-1标准“iso 16750-1:2018road vehicles-environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment-part 1:general”要求，被测件的运行模式增加了“3.3最大负载运行”，“3.4最小负载运行”，可以看出，业界越来越重视不同负载条件下被测件的性能表现。
4.另外，随着新能源汽车技术的发展，基于v2x(vehicle to everything)(v2l(vehicle to load)(车辆对外供电，可用于家庭断电或野外露营)、v2v(vehicle to vehicle)(车与车连接，可用于电动汽车道路救援)、v2g(vehicle-to-grid)(车辆到电网，可用于电网削峰填谷))运用背景下，车载充电机的双向运用趋势越来越明显，具体实现上是将新能源汽车的动力电池的输出，经过双向车载充电机进行直流到交流(单相)转换，给到汽车外部用电设备使用。
5.环境可靠性测试，是指评估一个产品在环境应力条件(如温度、湿度)的工作情况。环境可靠性测试一般要求多个被测件同时进行测试，测试时间会比较长(可达数千小时)，并且会涉及到测试工况设定(如温湿度变换、工作模式的切换、负载的变换等)。目前针对双向车载充电机的环境可靠性测试，基本借鉴传统车载充电机的环境可靠性测试方法，被测件的交流输入端直接接到电网，直流输出端接到固定阻值电阻，如图1所示。
6.上述测试系统有如下缺点：
7.无法实现双向车载充电机在多种运行模式(主要指充电模式和放电模式)、多种负载条件下的自动化环境可靠性测试。如其无法进行双向车载充电机放电模式下的环境可靠性测试，而且只能测试固定负载条件下的环境可靠性性能，如需要更改运行条件，则需人工对应更改被测件软件、更换负载等。


技术实现要素：

8.本实用新型的发明目的是，提供一种用于实现双向车载充电机环境可靠性自动化测试的装置。
9.本实用新型的发明目的通过如下技术方案实现：一种双向车载充电机的环境可靠性测试装置，包括n条测试支路，n≥2，每条测试支路包括一个交流电子负载以及一个高压直流双向电源，测试时，所述交流电子负载和高压直流双向电源分别与所述双向车载充电
机相连，所述测试装置还包括测试电脑，测试时，所述测试电脑与所述交流电子负载、高压直流双向电源和被测件分别相连，调整所述交流电子负载的阻抗、设定所述高压直流双向电源工作在电源模式或负载模式并调整负载模式下的阻抗以及控制被测件的输出，所述测试装置还包括切换电路，被测件充电电源连接端、交流电子负载分别通过所述切换电路与被测件相连，所述切换电路还与所述测试电脑相连，用于在所述测试电脑的控制下切换被测件与其充电电源连接端和所述交流电子负载的连通关系和唤醒被测件。
10.测试充电模式时，在测试电脑的指令下，切换电路控制充电电源、被测件、高压直流双向电源连通，同时，测试电脑设置高压直流双向电源工作在负载模式，搭建被测件的充电模式测试电路，并通过设置高压直流双向电源作为负载时的阻抗，实现充电模式在各种负载条件下的测试。
11.需要进行放电模式测试时，在测试电脑的指令下，切换电路断开充电电源与被测件的连接，转而连通高压直流双向电源、被测件与交流电子负载，同时，测试电脑设置高压直流双向电源工作在电源模式，搭建被测件的放电模式测试电路，并通过设置交流电子负载的阻抗，实现放电模式在各种负载条件下的测试。
12.充、放电模式测试时，测试电脑还可根据设定情况调整所述待测件的输出。
13.所述切换电路设有工作电源输入端，通讯控制端，兼容单相和三相ac充电电源输入的三相四线输入端，n组兼容单相和三相ac输出的三相四线输出端，以及n组单相输出端和n个wakeup输出端，所述三相四线输入端并行输出到其每组三相四线输出端，且每条并行线路中串联一开关，n组所述三相四线输出端每组各取一相并行连接到n组所述单相输出端，每条并行线路中同样串联一开关。
14.测试时，切换电路的工作电源输入端外接低压直流电源，通讯控制端连接测试电脑，每个wakeup输出端可分别连接一个被测件，三相四线输入端连接单相或三相ac充电电源，n组单相输出端与n个交流电子负载分别相连，每组三相四线输出端可分别连接一个被测件。
15.本实用新型的切换电路既可接收ac220v的单向输入，也可接收ac380v的三相输入，并将它们并行转接到各组三相四线输出端，以便可以同时连接多台车载充电机，并为它们提供两种不同交流输入规格，满足《gb/t20234.2-2015电动汽车传导充电用连接装置第2部分交流充电接口》中对车载充电机交流充电接口的要求。本实用新型切换电路在充电模式下实现了一对多的转换，在放电模式时实现了多对多的转换，满足环境可靠性测试同时测试多个被测件的需求，而且电路拓扑简单明了。
16.所述切换电路中各开关的控制电路构成如下：
17.其包括mcu、高边驱动电路、低边驱动电路以及can总线电路，高边驱动电路的信号幅值大于所述低边驱动电路，所述mcu与所述高边驱动电路、低边驱动电路以及can总线电路分别相连，控制所述高边驱动电路输出wakeup信号，控制所述低边驱动电路输出开关控制信号，以及通过所述can总线电路输入/输出can通讯控制信号。
18.wakeup信号是高有效，需要采用高端驱动芯片。汽车控制芯片多大为国外进口，设计的高端驱动芯片输出一般在四路以下。由于开关信号可以用低端驱动芯片来控制，并且开关信号的输出路数比较多，刚好低端驱动芯片的输出路数一般选择性比较大，并且成本比高端驱动芯片低。所以，本实用新型中仅通过高端驱动芯片来输出wakeup信号，以更有利
于节省成本。
19.测试时，被测件放置于所述环境试验箱内，所述交流电子负载、高压直流双向电源和测试电脑均放置在所述环境试验箱外。
20.所述切换电路固封在一盒体内，形成一个完成设定功能的独立单元，下文称之为转接盒，测试时，该转接盒放置于所述环境试验箱内。简化线路连接关系的同时，减短转接盒与待测件之间连接线路的长度。
21.相比于现有技术本实用新型具有如下有益效果：
22.本实用新型测试装置能满足双向车载充电机不同负载条件、不同运行模式(充电模式、放电模式)的环境可靠性自动化测试，以达到满足验证产品质量和提高测试效率的目的。
附图说明
23.图1为传统车载充电机环境可靠性测试框图；
24.图2为采用本实用新型优选实施例的测试装置进行双向车载充电机的环境可靠性测试时的电路连接框图；
25.图3为转接盒的内部电气图；
26.图4为转接盒内部控制电路图；
27.图5为休眠模式示意图；
28.图6为充电模式示意图；
29.图7为放电模式示意图。
具体实施方式
30.图2为采用本实用新型优选实施例的测试装置进行双向车载充电机的环境可靠性测试时的电路连接框图。本实施例的测试装置主要包括转接盒、交流电子负载、高压直流双向电源和冷水机。切换电路固封在盒体内，形成一个完成设定功能的独立单元，即为本实施例中的转接盒。
31.上图中的双向车载充电机被测件的低压侧和转接盒的工作电源输入端与低压直流电源相连，由其提供工作电源。环境试验箱外部的单相或三相交流电网经过断路器连接到转接盒的三相四线输入端。转接盒的三组三相四线输出端分别接到三组双向车载充电机的高压输入端，另外三组单相输出端分别接到环境试验箱外部的三个交流电子负载。双向车载充电机的直流高压端接到环境试验箱外部的高压直流双向电源。
32.冷水机的三组进出水口分别接到对应的双向车载充电机上，对其工作时候进行冷却降温。双向车载充电机和转接盒的can通讯控制线连接到环境试验箱外部can卡，转成usb接口连接到测试电脑上。交流电子负载、高压直流双向电源分别通过网口接到交换机上，再转接到测试电脑上，通过can和lan将被测件和外部设备(主要指交流电子负载、高压直流双向电源和转接盒)组网进行控制，控制转接盒变换被测件与其充电电源连接端和交流电子负载的连通关系，从而将电路切换到充电或放电连接模式，再通过对交流电子负载，高压直流双向电源以及待测件的控制，实现不同运行模式、不同负载条件下的环境可靠性自动化测试。图中wakeup1～wakeup3信号分别为受测试电脑控制的双向车载充电机唤醒信号。
33.图3为转接盒的内部电气图。
34.转接盒内部电气连接如图3所示，交流高压输入(l1、l2、l3、n)经过短路保护器(限流保护)后，并行接到接触器t1～t3各自对应的4个触点上，并且接触器t1～t3各自的2个触点分别对应接到接触器t4～t5的触点上，g11、g21、g31、g12、g22、g32分别对应为接触器t1～t6的线圈控制端。g01～g06分别为继电器d1～d6的线圈控制端，接触器t1～t6控制逻辑关系如下：
35.表1接触器t1、t4控制逻辑表(对应“被测件_1”)
[0036][0037]
表2接触器t2、t5控制逻辑表(对应“被测件_2”)
[0038][0039]
表3接触器t3、t6控制逻辑表(对应“被测件_3”)
[0040][0041]
从表1中可以看出，当wakeup1为无效(悬空)时候，被测件为休眠模式；当wakeup1为有效(12v)时候，被测件被唤醒进入正常工作，通过g01、g04的控制，当被测件是充电模式时候，实现三相或单相交流输入接入到样品的高压交流输入端；当被测件是放电模式时候，实现样品的高压交流单相输出经过转接盒连接到暗室外部的交流电子负载。
[0042]
表2和表3同理。
[0043]
转接盒的内部控制电路如图4所示，低压直流电源输出12v到电源电路和高边驱动电路，电源电路将12v转为5v分别给单片机(mcu)、低端驱动芯片和can总线电路供电，单片机的ptc0、ptc1、ptc2管脚连接到高边驱动电路输入端，控制wakeup1～wakeup3输出，单片机的can模块(mscan)通过can总线电路连接到环境试验箱外部的can卡，转为usb与测试电脑连接。单片机的spi总线模块连接到低端驱动芯片上，控制g01～g06输出。
[0044]
wakeup信号是高有效，需要采用高端驱动芯片。汽车控制芯片多大为国外进口，设计的高端驱动芯片输出一般在四路以下。由于开关信号可以用低端驱动芯片来控制，并且开关信号的输出路数比较多，刚好低端驱动芯片的输出路数一般选择性比较大，并且成本
比高端驱动芯片低。所以，本实用新型中仅通过高端驱动芯片来输出wakeup信号，以更有利于节省成本。
[0045]
转接盒的内部控制电路的核心芯片选型如下：
[0046]
单片机芯片：mc9s08dz128高边驱动芯片：vnq5e050k-e
[0047]
低端驱动芯片：tle6240
[0048]
can总线芯片：tja1051t
[0049]
电源电路芯片：tle6389-3 gv50。
[0050]
由图2、图3、表1～表3可知，当被测件处于休眠状态时，其高压交流输入断开，与交流电子负载的连接断开，被测件低压部分和高压部分没有工作，示意图如图5所示。
[0051]
当被测件处于充电模式工作时，其高压交流端有输入，与交流电子负载的连接断开，被测件的直流高压端输出电压到环境试验箱外部的高压直流双向电源，此时直流高压双向电源工作在逆变模式(直流逆变为交流，电能回馈到交流电网)，相当于一个高压直流负载。
[0052]
当被测件处于放电模式工作时，其高压交流端的输入端口断开，交流电子负载输入连接到被测件上，环境试验箱外部的高压直流双向电源工作在整流模式(电网交流整流为高压直流输出，电能由交流电网传输到被测件)。
[0053]
上述测试装置能实现双向车载充电机在实现不同运行模式、不同负载条件下，多个样品的自动化环境可靠性测试，中途无需给待测件下电，无需更换待测件电源及负载，可提高产品的测试效率，同时能更好的验证产品的质量。上述测试装置通过转接盒实现电网交流输入、被测件交流输出的自动化切换，安全可靠，满足三相交流输入和单相交流输入的双向车载充电机，兼容双向车载充电机的三相交流输入和单相交流输出状态，接线方便可靠，通用性高，运用广泛。