張躍進 韓忠 李波/泰州市計量測試院

0 引言

電動汽車的充電方式主要有慢速充電、快速充電、無線充電和電池更換四種。基礎網(wǎng)絡慢速充電樁，通過充電樁提供交流電源，再由小功率充電機轉(zhuǎn)換成直流電給電池充電。慢速充電是目前電動汽車主要的充電方式?？焖俪潆娛侵苯佑纱蠊β史擒囕d充電機給車輛電池充電，一般為公共和專用網(wǎng)絡，由于充電時間短，快速充電近年來發(fā)展較為迅速。無線充電技術(shù)目前還處于發(fā)展階段，其技術(shù)雖不成熟，但由于方便、靈活，發(fā)展前景較為廣闊。電池更換較多地用在公交車、出租車等領(lǐng)域，由于電池標準和質(zhì)量難以統(tǒng)一，現(xiàn)在尚未在社會領(lǐng)域進行推廣應用[1-3]。

目前，新能源電動汽車的充電設施類型較多，按照安裝方式可分為固定式和移動式；按照服務屬性主要可以分為公共充電樁、自用充電樁和專用充電樁三大類；按照供電形式主要可以分為非車載充電機和交流充電樁兩大類。對應的檢定規(guī)程為JJG 1149-2018《電動汽車非車載充電機》檢定規(guī)程[4]和JJG 1148-2018《電動汽車交流充電樁》檢定規(guī)程[5]，在出廠檢驗和型式試驗時則對應標準NB/T 33008.1-2018[6]和NB/T 33008.2-2018[7]。目前各地的公共充電設施，以及各單位自行建設的充電設施安裝前的驗收，一般以NB/T 33008-2018或各省市地方標準作為驗收依據(jù)。計量性能作為驗收標準的重要參數(shù)在驗收工作中起關(guān)鍵性作用。

1 計量檢測方案

1.1 檢測前的準備

1）安全保護。檢測作業(yè)人員原則上不得少于兩人。作業(yè)人員要做到互相監(jiān)督、照顧和提醒，牢記安全注意事項，并熟悉所使用檢定、檢測設備的工作原理、技術(shù)性能及操作程序，同時，應嚴格按照檢定、檢測程序操作，以保護人身和設備安全。

2）外觀檢查。對待檢的每臺充電樁進行外觀檢查。外觀檢查時，發(fā)現(xiàn)具有缺陷的充電樁不予試驗。檢查充電樁時要仔細，操作時應注意是否有異?，F(xiàn)象[8]。

1.2 選擇試驗連接

根據(jù)被檢充電樁（機）的類型（交流/直流），選擇對應的檢測裝置和檢測線纜，接線完畢后檢查兩遍（兩個以上工作人員相互監(jiān)督檢查），查看連接是否正確并緊固牢靠。錯誤的接線會導致檢測裝置損壞，而接線不牢靠會導致接觸不良，輕則試驗數(shù)據(jù)不準確，重則引起事故。

1.3 聯(lián)機檢查

1）打開檢測軟件，在登錄界面填寫登錄信息，選擇與待檢充電樁（機）對應的交流或直流測試儀。

登錄成功后檢測軟件自動連接各模塊，檢測連接和通信是否正常。連接異常時，需檢查設備配置。參數(shù)設置時應看清被檢充電樁和檢測裝置說明書或銘牌中的信息，確認設置的參數(shù)無誤。參數(shù)設置錯誤導致檢測參數(shù)不符合額定條件，嚴重時會引起被檢充電樁或者檢測裝置損壞。

2）檢測方案

進入“試驗檢定”界面后，軟件自動根據(jù)“參數(shù)錄入”界面中選擇的“檢測方案”加載的檢測內(nèi)容，并在方案項目欄中顯示試驗項目內(nèi)容。核驗人員也可以根據(jù)實際需求，重新選擇和加載檢測方案。

1.4 計量參數(shù)檢測

1）檢測項目

有計量參數(shù)的檢測項目包括計量功能試驗NB/T 33008.1-2018的5.3.9和NB/T 33008.2-2018的5.3.6；輸出電流設定誤差試驗NB/T 33008.1-2018的5.12.9；輸出電壓設定誤差試驗NB/T 33008.1-2018的5.12.10；計時計費參數(shù)也是必須檢測項目[9]。

2）檢測依據(jù)和設備

NB/T 33008.1-2018的5.3.9和NB/T 33008.2-2018的5.3.6對計量性能的檢測方法均無詳細表述，僅引用了標準GB/T 29318-2012和GB/T 28569-2012的內(nèi)容，而GB/T 29318-2012和GB/T 28569-2012對1.0級和2.0級的充電樁檢測用標準器并無明確要求。因此，宜采用JJG 842-2017 對標準器和配套設備的要求。目前，主要設備生產(chǎn)廠家均可提供0.05級檢測校準設備，建議采用。

3）檢測方法

進行工作誤差試驗時分別選擇恒壓充電和恒流充電方式。恒流充電時推薦選擇Imin、0.5Ib、1Ib點，恒壓充電時推薦選擇 Umin、Umax、（Umax+Umin）/2 測量點。實際檢測時有脈沖法和走字法兩種方式。采用脈沖法耗時比較短，單項耗時5～30 s，全部完成需幾分鐘；走字法單項耗時幾十分鐘，全部完成需數(shù)小時。由于國家標準規(guī)定充電樁電能表顯示8位，小數(shù)2位，由于零位誤差和分辨力的影響，1級充電樁用走字法測得的結(jié)果常常超差，而用脈沖法測得的結(jié)果卻為合格[10]。

2 應關(guān)注的問題

2.1 檢測設備非正常工作

1）設備連接失敗

應檢查外部連線有無松斷的情況，設備管理器串口驅(qū)動狀態(tài)是否都正常。有條件的可以使用串口工具與設備連接，檢查收發(fā)是否正常，排除設備問題。

2）插槍后，充電樁一直顯示未連接、未插槍或設備故障

（1）直流充電機，檢查界面顯示的直流CC1電壓，應為4 V左右，有條件時用CAN分析儀監(jiān)控CAN總線是否可以正常收發(fā)。檢測時發(fā)現(xiàn)用于監(jiān)測CC1電壓的多通道示波器在單獨監(jiān)測CC1電壓信號時充電機正常工作，在同時監(jiān)測輸出電壓、輸出電流波形時即顯示設備故障。這是由于輸出電壓、輸出電流的地線與CC1電壓的地線電位不一致，造成互相影響[11]。

（2）交流充電樁插槍后，界面顯示CP電壓應為9 V，啟動試驗后，應為6 V。檢查方法同上。

3）電壓電流顯示異常

（1）無電壓、電流顯示，點擊聯(lián)機按鈕，檢查計量模塊通信是否斷開；

（2）無電壓、電流顯示且計量模塊連接正常時，檢查計量板電壓、電流采樣線是否正確接入；

（3）電壓正常，無電流顯示，且測試儀、充電樁以及負載顯示的數(shù)值一致，則檢查負載通信是否斷開，功率線、通信線連接是否都正常；監(jiān)測輸出電壓、輸出電流波形；

（4）電壓、電流顯示數(shù)值有時正確有時錯誤。主要原因是標準器和被檢充電樁數(shù)據(jù)均由485接口傳輸，在檢測參數(shù)變化時由于時序不同造成顯示不一致。

2.2 測量誤差

1）輸出電壓設定誤差。輸入電壓為額定值，設定輸出電壓在上、下限范圍內(nèi)，調(diào)整負載電流為50%額定輸出電流值，分別測量充電樁的輸出電壓UZ。輸出電壓誤差不應超過±0.5%。測得的輸出電壓誤差按下列公式計算：

式中：ΔU——輸出電壓誤差；

UZ——交流輸入電壓為額定值且負載電流為50 %的額定輸出電流時，輸出電壓的測量值；

UZ0——設定的輸出電壓值

2）輸出電流設定誤差。輸入電壓為額定值，設定輸出電流在20%額定輸出電流值至最大輸出電流值范圍內(nèi)，調(diào)整輸出電壓為上、下限范圍內(nèi)的中間值，分別測量充電樁的輸出電流IZ。在充電樁設定的輸出電流值大于等于30 A時，輸出電流誤差不應超過±1%；在充電樁設定的輸出電流值小于30 A時，輸出電流誤差不應超過±0.3 A。

測得的輸出電流誤差按下列公式計算：

式中：ΔI——輸出電流誤差；

IZ——交流輸入電壓為額定值且輸出電壓為上、下限范圍內(nèi)的中間值時，輸出電流的測量值；

IZ0——設定的輸出電流值

3）電能示值誤差

式中：ΔE——電能計量誤差；

E′——充電樁電能累計值；

E——標準表電能值

2.3 測量不確定度

1）充電樁顯示為3位小數(shù)時，以施加最大負載運行0.5 kWh為例，不確定度評估應采取不遺漏不重復的原則，由于重復性誤差大于分辨力誤差，因此，計算不確定度時應予以考慮。

以上情況符合JJF 1059.1-2012中式（30）測量函數(shù)為各輸入量的乘積時，采用相對不確定度進行不確定度評定，可以簡化靈敏系數(shù)的計算：

充電樁顯示為3位小數(shù)時，電能測量不確定度見表1。

表1 不確定度對照表

電能誤差測量不確定度為0.32%，k=2，符合檢測要求。同樣電壓、電流檢測也符合要求。

2）充電樁顯示為2位小數(shù)時，以施加最大負載運行0.5 kWh為例，不確定度評估由于分辨力誤差大于重復性誤差，因此，計算不確定度時應予以考慮。

充電樁顯示為2位小數(shù)時，電能測量不確定度見表2。

表2 不確定度對照表

電能誤差測量不確定度為1.2%，k=2，不符合檢測要求。因此，按照JJG 1148-2018或JJG 1149-2018開展檢定時，為了減小分辨力不夠帶來的測量不確定度，規(guī)定了末位字代表的電能與所累積的電能之比不大于被檢充電樁等級指數(shù)的1/10，如0.01位小數(shù)，2級充電樁需要運行50 kWh，所以只運行0.5 kWh，不確定度不滿足要求。但運行50 kWh，檢定時間和成本較大，實際檢定過程很難實現(xiàn)，建議根據(jù)測量不確定度合理運行所需電能或檢測時采用“轉(zhuǎn)換點”法減少分辨力帶來的影響[12]。

3 結(jié)語

綜上所述，充電樁檢測過程中作業(yè)人員要牢記安全注意事項，熟悉所使用檢定、檢測設備的工作原理、技術(shù)性能及操作程序。在計量誤差檢測過程中，應根據(jù)待測充電樁的準確度等級和最小電能變量分辨力采取合適的檢測方法。既要保證電能檢測結(jié)果誤差在合理的不確定度范圍內(nèi)，又要節(jié)約能源和檢測時間，在測試電能量較小的情況下得到準確的檢測結(jié)果，提高檢測工作效率。