电动汽车非车载充电机输出电流与工作误差关系的研究

知识点：非车载充电机

0引言

电动汽车非车载充电机于2019年纳入实施强制管理的计量器具目录中,据此需要对其进行强制检定,保证贸易结算公平?电动汽车非车载充电机比交流充电桩具有更大的充电功率?更快的充电速度,迎合目前对公共充电桩的需求,是目前共享充电装置的主流?

根据JJG1149-2018《电动汽车非车载充电机》检定规程,“工作误差测定”项目在恒流充电的充电方式中,用户有特殊需求时才需要检定充电机额定工作输出最大电流Imax负载点?现场检定通常采用恒流充电的方式,输出电压在充电机额定工作输出最大电压Umax与充电机额定工作输出最小电压Umin之间,只需对充电机额定工作输出最大电流的一半0.5Imax负载点和充电机额定工作输出最小电流Imin负载点进行检定?如果被检充电机0.5Imax和Imin负载点工作误差检定结果合格,则其Imax负载点工作误差需要进行试验验证是否也合格?

1汽车非车载充电机电能计量

汽车非车载充电机(以下简称充电机)的计量单元主要由直流分流器和间接接入式直流电能表组成?直流分流器常见为一固定阻值电阻,输出电流流经该组件,会按比例输出毫伏级小信号?直流电能表内的乘法器将在采样电路收集的充电机输出电压信号和输出电流信号相乘,把计算结果输出至直流电能表内的P/F变换器?直流电能表内的计数器计算统计P/F变换器输出的脉冲信号次数,通过平均值法?有效值法?瞬时功率积分法等累计积分运算求得电能值,最后传输至充电机终端进行下一步处理?

电能计量准确度由直流分流器和直流电能表共同决定?电流流经直流分流器造成的热效应使直流分流器的温度上升?电阻值增大,同时输出的压降增大,导致直流电能表测得的电流值和电能值偏大?显然在Imax负载点下,直流分流器的工作温度会达到最大值,此时充电机的工作误差应有一个极大值,因此需考察极大值是否也满足规程要求?而且直流电能表的误差会受自身直流小信号输入阻抗大小?电能积分计算方法?直流纹波?外部电磁干扰等方面的影响?

现场检定中,出现Imax负载点的输出功率小于0.5Imax负载点输出功率的情况时,充电机的工作误差与输出功率的关系,本文将从试验数据中进行分析?

2试验方法

本文随机对在广州市内对外运营充电站的充电机进行分组对比试验,从不同输出功率?同一输出功率不同型号或最大输出电流等方面对充电机进行分组,将同一对比组内全部充电机终端的误差变化曲线绘制在同一图表中?

本文采用JJG1149-2018中9.3.2节的标准表法进行试验:标准器与被试充电机都在连续工作的情况下,用被试充电机输出的脉冲控制标准器计数来确定被试充电机的工作误差,每次试验时间不少于5s?每台充电机采用恒流充电方式,输出电流从小到大?为还原实际情况,本文所有试验均采用阻性实负荷,每一组充电机的试验点均保持一致?

3试验结果

3.1所试充电机概况

本文试验的充电机准确度等级为2级,计量单元均由直流分流器和间接接入式直流电能表组成?主要技术指标如表1所示?

3.2相同型号充电机输出电流或输出功率与工作误差关系的对比

组1?组2为相同型号的充电机,组1试验点的输出电流分别为10A?125A?250A(对应输出功率分别为6kW?75kW?95kW),其工作误差变化见图1?图3?组2试验点的输出电流分别为10A?125A?149A(对应输出功率分别为6kW?78kW?55.7kW),其工作误差变化见图2?图4?

对比图1?图2,随着输出电流的增加,大于0.5Imax的工作误差基本往正偏差方向增大?从图3可见,充电机的工作误差随着输出功率的增大往正偏差方向增大;从图4可见,充电机的输出功率与工作误差的关系为非单向变化?对比图3?图4可见,充电机输出功率的变化不能反映工作误差的变化?

3.3相同标称输出功率充电机输出电流与工作误差关系的对比

组3~组5为型号各不相同的充电机,单枪标称输出功率均为60kW?组3?组4最大输出电流均为250A,试验点的输出电流选择10A?108A?216A;组5最大输出电流为80A,试验点的输出电流选择10A?40A?(74~78)A?三组充电机工作误差变化分别见图5~图7?

从图5~图7可见,随着输出电流的增加,大于0.5Imax的工作误差均基本往正偏差方向增大,与3.2节中的基本误差变化一致?此外,不同型号的充电机的误差变化曲线不一致,组3的误差变化曲线线性度较好,而组4?组5的误差变化曲线均为非线性?

4结果分析

输出电流大小对充电机工作误差有明显的正相关性:随着输出电流增大,充电机工作误差往正偏差方向偏移?而输出功率大小不能反映充电机工作误差的变化?据此可以推断输出电压在Umax与Umin之间,不同输出电压?相同输出电流充电机的工作误差应无明显变化?

本次测试5组充电机共86台终端,在Imax负载点或大于0.5Imax负载点的工作误差均符合JJG1149-2018中的计量性能要求?表2列出了各对比组每台充电机在Imax或大于0.5Imax负载点与0.5Imax负载点的工作误差变化值的中位数?可以看出,工作误差的变化量与输出电流的差值有一定的关联性,电流负载点Imax与0.5Imax的差值越大,对应的工作误差变化量也会相应增大?

需要指出的是,由于现场试验中部分充电机存在输出限制和现场试验用的大功率负载本身的限制,部分试验组的Imax负载电流实际值小于充电机铭牌的最大电流值,因此,只能部分反映该充电机的工作误差变化情况?

5结论

本文主要对电动汽车非车载充电机的工作误差与输出电流的关系进行试验验证?试验结果表明,恒流充电的充电模式下,随着输出电流增大,工作误差往正误差方向增大?恒流充电的充电模式?输出功率与工作误差并无明显相关性?

由于充电机实际充电时,可能会有部分时间工作在大于0.5Imax的情况,据此在现场检定中,若发现0.5Imax负载点的工作误差在正偏差的限值附近,则有可能Imax负载点会大于规程限值,此时建议检定Imax负载点,确保被检充电机符合规程要求?由于本文试验所得数据量不足,无法明确指出工作误差在多少范围内需要检定Imax负载点,日后需采集更多的数据进行下一步研究?

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