非车载充电机运行效率的测试及研究.doc

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\o非车载充电机运行效率的测试及研究

引言

对非车载大功率充电设施的运行效率，在国家能源行业标准NB/T33001—2018中已作出规定，然而，目前在日常的检测、实际验收、使用等过程，针对充电机运行效率的测试研究较少，不利于促进电能利用效率提高。文章针对大功率直流充电设施运行效率进行测试及验证研究，为直流充电机运行效率的优化改进、高效运行提供技术参考。

1非车载充电设施相关标准和效率要求

非车载充电设施相关行业标准包括：NB/T33001—2018《电动汽车非车载传导式充电机技术条件》、NB/T33008.1—2018《电动汽车充电设备检验试验规范第1部分非车载充电机》、NB/T33008.2—2018《电动汽车充电设备检验试验规范第2部分交流充电桩》等。NB/T33001—2018标准规定，非车载传导式充电机在额定输入电压下，其效率、输入功率因数应符合表1要求。

NB/T33008.1—2018标准中，对非车载充电机运行效率、输入功率因数指标的检验，规定型式试验时为必检项目，出厂检验时为选检项目，难于确保投入市场的非车载充电机实际运行效率完全符合要求；由于技术原理及测试条件限制、测试评价方法不完善，功率器件一致性、制造过程关键器件筛选、过程质控水平等方面存在差异，尤其在轻载运行时易出现效率不达标问题。

2测试方案设计

2.1检测系统构成

以输出功率75kW及以下的非车载充电机为例（设计充电机额定输出电压Un=750V，额定输出电流In=100A），运行效率检测系统构成如图1所示。

图1中，检测系统由主控单元、三相交流测量仪、直流测量仪、直流电子负载、BMS模拟器构成。电子负载模拟电动汽车动力电池组充电过程，具备CAN总线接口与主控单元通信；BMS模拟器采用符合GB/T27930—2015标准的电动汽车BMS模拟器，通过CAN总线配置充电参数、流程，实现非车载充电机充电过程的模拟。图1中检测系统所示检测及控制设备，均配备符合ISO11898:2—2016国际标准的隔离CAN总线接口，实现主控单元与检测（配套）设备之间的各类信息（控制指令、配置参数、数据）传输。

2.2检测系统控制流程

检测系统由主控单元控制非车载充电机、三相交流测量仪、直流测量仪、BMS模拟器、电子负载，按设定流程进行效率测试。测试软件控制流程如图2所示。

主控单元选定效率测试点，通过CAN总线依次对非车载充电机、三相交流测量仪、直流测量仪、BMS模拟器、电子负载发出配置命令；各工作参数配置成功后，主控单元启动测量，接收各单元测量过程的状态信息、故障报警信息、测量单元测得数据结果，对收到的状态信息、故障报警信息、数据结果进行实时分析判断，根据分析判断结果作出下一步控制（继续正常测量、立即停止测量、测量正常结束等）；当设定的测量过程全部正常完成，主控单元控制各单元结束测量，对测量数据进行分析、处理、显示、汇总。

2.3检测系统技术指标

2.3.1交流测量指标

交流测量选择准确度为0.05级的三相交流测量仪，前端采用3×（100A/5A）、0.01级CT，将100A电流变换为5A接入；3×220V输入电压直接接入三相交流测量仪，如图3所示。

三相交流测量仪可测量交流电流、电压、有功功率、有功电能、无功功率、视在功率、功率因数；在输入为额定电压，输入电流范围（5~120）%时测量准确度优于0.05级。

2.3.2直流测量仪

直流测量仪电流输入通道采用0.01级直流比较仪进行隔离调理，电压输入通道采用精密电阻分压。可测量直流电流、电压、功率、电能参数，在输入额定电压，电流范围（10~120）%时，直流测量准确度优于0.1级。直流测量仪原理框图如图4所示。

2.3.3运行效率测试点

依照NB/T33008.1—2018标准，以额定输出功率为30kW（750V、40A）的直流充电机为例，选定运行效率测试点如表2所示（T1~T10代表选定测试点）。

2.3.4测试过程设计

选一台额定输出功率为30kW（750V、40A）的直流充电机，分别在恒流充电模式、恒压充电模式运行，通过采集交流输入功率、直流输出功率，得到充电机运行效率测试结果。对同一台直流充电机，在恒流充电模式下，通过相同时间内交流输入电能、直流输出电能直接比对，验证充电机运行效率测试结果的一致性。随机选取5台额定输出功率为30kW（750V、40A）的直流充电机，在恒压充电模式下，测试验证每台充电机满载输出、半载输出和最小负载的运行效率。

3测试结果分析

3.1恒流充电模式运行效率测试结果分析?被测直流充电机额定输出功率为30kW（750V、40A），在恒流充电模式下，其运行效率测试结果如表3~表5所示。恒流充电模式运行效率曲线如图5所示。可以看出，对于每一个设定的充电电流值（40