一种充电设备加速寿命试验方法及装置与流程

本发明属于电动车辆充电设备领域，特别涉及一种充电设备加速寿命试验方法及装置。

背景技术：

随着国家政策导向逐步深入，新能源电动车的市场份额逐年增长，电动车对充电设备的需求越来越大，性能较好的充电设备在很大程度上影响了整车的续航里程，所以，对充电设备的要求越来越高，验证充电设备的寿命成为了一种必要，充电设备制造商通过试验来验证充电设备的寿命，以确保其产品竞争力，就目前来说，对充电设备只进行了功能项的检测，对寿命的判断均为经验得出，没有经过实际的试验验证，对充电设备寿命的判断存在较大不可靠性；现有技术中也有通过常规寿命试验来监测充电设备的寿命，常规寿命试验根据充电设备的真实实际运行工况进行完全模拟试验，结果具有较高的准确性，但是试验时间较长，需要耗费大量的人力、财力和物力，因此，常采用加速寿命试验方法来检测充电设备的寿命。

加速寿命试验是可靠性试验技术的一个重要分支，其主要理论是，在不改变产品失效机理的前提下，强化产品故障的主要物力化学过程，即加大应力因子，以期达到加速试验的目的，来预测正常工作条件下的产品的可靠性及寿命。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种充电设备加速寿命试验方法及装置，用于解决现有技术中充电设备寿命检测周期长及检测可靠性低的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种充电设备加速寿命试验方法，包括如下步骤：

1)根据充电设备的设计寿命时间、可靠度和允许失效数的关系计算单个充电设备的常规试验时间；

2)选取影响充电设备寿命的温度作为加速应力，计算温度加速因子的大小，根据温度加速因子和单个充电设备的常规试验时间计算单个充电设备的加速寿命试验时间；

3)按照设定的温度变化曲线对充电设备进行循环试验直至达到加速寿命试验时间，判断充电设备是否失效。

进一步地，加速寿命试验结束后，若充电设备未失效，则对充电设备的负载程控功能进行检测，通过对充电设备进行设定循环次数的on/off负载跳变试验，在on状态时负载升至100％再降至0％，判断充电设备是否失效。

进一步地，还对充电设备的充电枪进行插拔测试，通过向充电枪持续通入充电枪额定电流，进行设定次数的插拔测试，判断充电设备的充电枪是否失效。

进一步地，通过前一插座与后一充电枪首尾相连的方式对多个充电枪同时进行插拔测试。

进一步地，所述温度加速因子表示为：

其中，teaf为温度加速因子，δtstress为加速应力下的温度变化速率，δtnormal为正常应力下的温度变化速率。

进一步地，所述加速寿命试验时间表示为：

其中，t′为单个设备的加速寿命试验时间，t为单个充电设备的试验时间，teaf为温度加速因子。

本发明还提供了一种充电设备加速寿命试验装置，包括电源、负载程控箱和温度箱，所述电源与负载程控箱的负载用于与充电设备形成测试回路，所述温度箱用于设置至少一个待测充电设备，并在加速寿命试验时间内按照温度变化曲线进行温度循环变化，所述加速寿命试验时间的计算过程为：根据充电设备的设计寿命时间、可靠度和允许失效数的关系计算单个充电设备的常规试验时间；选取影响充电设备寿命的温度作为加速应力，计算温度加速因子的大小，根据加速因子和单个充电设备的常规试验时间计算单个充电设备的加速寿命试验时间。

进一步地，加速寿命试验结束后，还对充电设备的负载程控功能进行了检测，通过对充电设备进行设定循环次数的on/off负载跳变试验，在on状态时负载升至100％再降至0％，判断充电设备是否失效。

进一步地，还对充电设备的充电枪进行插拔测试，通过向充电枪持续通入充电枪额定电流，进行设定次数的插拔测试，判断充电设备的充电枪是否失效。

进一步地，通过前一插座与后一充电枪首尾相连的方式对多个充电枪同时进行插拔测试。

本发明的有益效果是：

本发明的加速寿命试验方法根据充电设备的设计寿命时间、可靠度和允许失效数的关系计算单个充电设备的常规试验时间；选取影响充电设备寿命的温度作为加速应力，计算温度加速因子的大小，根据温度加速因子和单个充电设备的常规试验时间计算单个充电设备的加速寿命试验时间；按照设定的温度变化曲线对充电设备进行循环试验直至达到加速寿命试验时间，判断充电设备是否失效。本发明的方法能够大幅度的缩短充电设备的寿命试验时间，提升了寿命试验效率，并提高了充电设备寿命检测的可靠性，确认了充电设备的寿命，为充电设备的设计提供了理论依据。

本发明的加速寿命试验装置，包括电源、负载程控箱和温度箱，电源与负载程控箱的负载用于与充电设备形成测试回路，温度箱用于设置至少一个待测充电设备，并在加速寿命试验时间内按照温度变化曲线进行温度循环变化，本发明的加速寿命试验装置能够大幅度的缩短充电设备的寿命试验时间，提升了寿命试验效率，并提高了充电设备寿命检测的可靠性，确认了充电设备的寿命，为充电设备的设计提供了理论依据。

附图说明

图1为本发明的温度加速应力下的试验设备、样品连接方式示意图；

图2为本发明的温变曲线图；

图3为本发明的负载程控下的试验设备、样品连接方式示意图；

图4为本发明的负载跳变曲线图；

图5为充电枪插拔实验的连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

本发明的一种充电设备加速寿命试验方法的实施例：

一种充电设备加速寿命试验方法，包括如下步骤：

1、随机选取n1个ac/dc功率模块、n2把充电枪线，按照gb/t18487.1-2015、gb/t20234.3-2015的要求对样品进行常规试验，确认样品具备正常使用功能，性能完好。为了节约成本和不造成资源的浪费，n1、n2的个数由样品产品销售使用经验确定。

2、确定充电设备的设计寿命时间，由于充电设备在出厂之前都分配有寿命时间，因此设计寿命时间可以根据充电设备的功能特性直接得到；接着获取充电设备的可靠度，充电设备的可靠度可以根据多次对充电设备进行常规试验得到，通常情况下可靠度≤0.99，可靠度可根据实际需要进行选择，可靠度越高得到的寿命试验结果越可靠。由充电设备设计寿命时间和可靠度计算充电设备失效率，其失效率表示为：

其中，λ为充电设备的失效率，tp为充电设备的设计寿命时间，ρ为充电设备的可靠度。

3、根据计算得到的充电设备的失效率，结合表1置信度为90％的失效率试验抽样表，选择合适的充电设备允许失效数，来确认总试验小时数t，再根据选取的充电设备的个数，得到单个充电设备样品试验时间t，表1具体的内容如下：

表1置信度为90％的失效率试验抽样表(指数分布)

下面以一个例子来说明总试验小时数是如何确定的，假设在步骤2中计算得到的失效率为3×10^-5，若为了需要试验需要选择充电设备的允许失效数为1，则从表1可直接得到总试验小时数为0.13h。其实，在计算的时候得到的充电设备的失效率不一定正好是表1中给出的失效率，但是根据计算得到的失效率选择表1中的最接近的失效率即可。

查表得到以上参数后，即可计算试验时间t，试验时间t表示为：

其中，t为单个充电设备的常规试验时间，t为总试验小时数，n1为充电设备的个数。

4、选择影响充电设备的加速应力，本实施例选择温度作为加速应力，并选择加速试验的温度变化速率和正常应力下的温度变化速率，其中，加速试验下的温度变化速率由试验设备能力及预计试验时间确定。利用coffin-masson公式计算温度加速因子，温度加速因子表示为：

其中，teaf为温度加速因子，δtstress为加速应力下的温度变化速率，δtnormal为正常应力下的温度变化速率。

5、结合单个样品的常规试验时间和温度加速因子，计算单个样品的加速寿命试验时间，加速寿命试验时间表示为：

其中，t′为单个设备的加速寿命试验时间，t为单个充电设备的试验时间，teaf为温度加速因子。

6、按图1所示连接方式，将经完好性验证试验测试且测试合格的n1个功率模块并联后放入温度箱中，温度箱连接输入交流电源和程控负载箱。按照图2的曲线图设置温度箱程序，使功率模块承受高温和低温环境，加快充电设备的损坏进度，减小充电设备的寿命试验时间，对样品施加额定电压和电流，连续进行循环试验至达到t′试验时间，温变试验完成后将样品按照gb/t18487.1-2015、gb/t20234.3-2015的要求进行常规试验，验证其稳压精度、稳流精度，若稳压精度与稳流精度与设计要求一致则认为充电设备未失效，充电设备具备正常使用功能，性能完好；不一致则认为充电设备失效，确定充电设备不符合设计寿命要求，为不合格产品，其中，稳压精度、稳流精度试验方法可参考相关国家标准进行。

7、样品加速寿命试验完成后，若充电设备未失效，还对样品的负载程控能力进行了检测，具体的检测过程为：按图3所示连接方式将温度载荷试验样品并联后放入温度箱，并连接输入交流电源、程控高压开关和程控负载箱。按图4所示的负载跳变曲线图设置程控负载箱程序，待样品温度与环境温度保持一致后开始进行on/off&负载跳变测试，循环on/off输入电源，在on状态时负载升至100％再降至0％(on18s、off6s)。试验循环总次数根据以往产品使用经验得出，样品的程控负载能力试验完成后，将样品按照gb/t18487.1-2015、gb/t20234.3-2015的要求进行常规试验，验证其稳压精度、稳流精度，若稳压精度与稳流精度与设计要求一致则认为充电设备未失效，充电设备具备正常使用功能，性能完好；不一致则认为充电设备失效，确定充电设备不符合设计寿命要求，为不合格产品，其中，稳压精度、稳流精度试验方法可参考相关国家标准nb/t33008.1进行，现阶段充电机稳压精度≤0.5％、稳流精度≤1％，如果后期产品技术升级，稳压精度、稳流精度要求有可能更高。

8、还对充电枪进行了检测，具体的检测过程为：取n2个标准充电枪，2n2个标准插座。以n2＝4为例，设置充电枪的编号分别为a1、a2、a3、a4，充电插座的编号分别为b1、b2……b7、b8。按照图5所示，连接直流电源、程控负载箱、充电枪、插座，其中前一插座与后一充电枪首尾相连，枪线长1m。按照图5所示的充电枪插拔试验连接示意图，a1充电枪首先与b1插座拔插100次，完成后a1与b1连接并持续通入充电枪额定电流，至充电枪温升稳定后，进行a1充电枪与b2插座的100次拔插试验，即完成了一个拔插通电循环。总计循环次数根据产品实际情况确认。

a2、a3、a4充电枪按照a1充电枪的试验方法分别对b3、b4插座，b5、b6插座，b7、b8插座进行插拔试验。4个充电枪的拔插试验可同时进行。试验结束后在环境温度40℃条件下连接直流电源、充电枪、充电插座、负载箱，持续通入充电枪额定电流，至充电枪温升稳定。使用手持式热成像仪测试端子温度，端子温升不超过80k判定充电枪未失效。其中，在间隔时间不少于10分钟的连续3次读数的温升值低于2k，则可以认为达到了温度稳定状态。

插拔试验完毕后，若充电枪出现明显烧蚀痕迹，充电枪部件变形，部分功能无法正常使用，则判断为充电枪设计不符合要求。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于以上所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。