電動車充電樁整合儲能電池系統之測試挑戰

Feb-16-2023

電力電子 電動車 電池

隨著電動車銷量成長與規格提升,充電椿廠商對充電站快充設施的建置比例也逐步提高,市調報告指出2025年全球電動車公共充電樁數量將增至3百多萬支,充電站場域如何整合太陽能與儲能電池,並縮短充電時間與提高充電安全,已成為業界最為重視的課題之一。

目前的電動車充電型式大致區分為交流與直流充電,並其安裝場域包含: 家用、公共以及商場。其中,直流快充的設計與安裝較為複雜,除了要符合業界的充電通訊協議標準,還需要評估總電力來源的額定容量以及營運用管理的收費模式。其中,充電樁產品須符合各種規範標準才能適應不同電動車與市場的需求,且一機多槍的充電樁內包含多個電源模塊,可根據車輛不同功率需求進行分配,並隨著車輛功率需求的變化動態調整。這些充電樁的新功能,也對如何在產線製造時的快速且完整做驗證,形成難題。

致茂提供客製化大功率直流充電椿(HPC)測試解決方案

依據待測物規格配置單槍或多槍大功率充電測試平台,可提升大功率充電樁品質,亦可大幅縮短生產時間,降低生產成本。

Chroma 8000 EVSE ATS搭配Chroma 61800電網模擬器Chroma 17040/17040E電池模擬器,可依需求選配各種直流充電標準(CCS、CHAdeMO、GB/T、ChaoJi)的EV或EVSE模擬器。Chroma 8000 EVSE ATS搭載全新軟體平台PowerPro5新增加多執行序測項的功能,可同時模擬最多4台相同或不同地區通訊協議電動車標準。也能依據測試條件控制充電樁進行多槍同時輸出,甚至不同時間插入,達成功率分配測試。讓測試情境更貼近實際充電行為,且相較於以往單槍各別測試,可大幅縮短整體測試時間達40%,有效的擴大測試量能與涵蓋面。Chroma 61800電網模擬器與Chroma 17040/17040E電池模擬器,都具備能源回收功能,減少設備用電與降低環境溫度,除了可幫助客戶節省電費,最重要在降低碳排放量,達到節能減碳目標。

未來電動車充電除了使用一般的AC或DC插線式充電樁,也看到無線充電(Wireless Power Transfer, WPT)的新技術與產品,其更具安全與便利性,可直接安裝在路面停車格底下,避免充電插頭因電線老化造成充電危險。


▲ 致茂客製化大功率直流充電椿(High Power Charging, HPC)測試解決方案

Chroma 8000 電動汽車供電設備/充電樁自動測試系統 (EVSE ATS)

致茂電子EVSE自動化測試系統搭配可回收式高功率測試設備Chroma 61800電網模擬器(可並聯至840kVA)以及Chroma 17040電池模擬器(可並聯至600kW),提供客製化HPC測試方案。使用者能選配各直流充電標準(CCS、CHAdeMO、GB/T、ChaoJi)的EV或EVSE模擬器,並依據測試需求配置EV & EVSE 2合1大功率充電測試平台。

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Chroma 電動車無線充電器測試解決方案

為要幫助客戶解決產品開發初期須繁瑣與反覆進行輸入輸出特性與偏移效率測試,並協助業者加快產品上市搶得先機。Chroma 8000電動車無線充電(Wireless Power Transfer, WPT)自動測試系統,完整涵蓋SAE J2954法規對WPT充電標準功率要求範圍,搭配專屬測試軟體,軟體具即時數據監測記錄可追溯檢視、並生成2D/3D圖表,可大幅縮減產品開發測試時間與人力。並導入符合GB/T 38775的異物偵測(Foreign Object Detection, FOD)功能檢測,只需要輸入起始位置、終點位置與分割參數,便可對地面端(GA)分割面積與測試點數量的規範定義,計算出整個GA平面所有FOD測試位置座標,再搭載Chroma自製FOD檢測平台,透過簡單的操作設定即可完成FOD自動化測試,有效避免無線充電的電磁能量對金屬異物充電造成加熱反應。
 

▲Chroma 8000電動車無線充電自動測試系統
 

Chroma 電動車無線充電器測試解決方案

Chroma WPT測試解決方案提供EV無線充電系統的互通性,性能和電磁輻射測試。Chroma提供完整系列的儀器設備,可滿足3.7kVA至22kVA的所有WPT功率等級測試。搭配使用友善簡易操作的WPT電源測試軟體,達到快速、安全、可重複性量測驗證無線充電器重要參數。

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Chroma 17040E充放電測試系統

然而已有EV充電站業者考量解除駕駛的里程焦慮與更彈性的電力調度,結合再生能源如太陽能與電池儲能系統,來提升能量的使用率。而電池儲能系統廠面對最大的挑戰尤其在於電網快速頻率調節的應用中“儲能櫃各串電池芯平衡的設計”,直接影響到品質與安全。

針對電能儲存系統的測試,致茂電子以在業界實務經驗,能提供客戶最有效率檢測出電池系統造成的關鍵問題,且需要針對儲能櫃各串電池芯使用狀態驗證。透過Chroma 17040E充放電測試系統,具1700V的高壓及200kW可多台並聯,1ms的電流爬升充放電的能力,可模擬儲能系統在透過PCS對電網進行調頻補償時,電力調節對儲能櫃的充放電行為,透過17040E系統的軟體讀取BMS的電池芯資訊,同時間檢出電池芯在調頻過程的各串電池芯的電壓變化,辨識電池芯電壓變化查出儲能櫃組裝品質的缺陷,避免電池芯過充或過放的狀態發生,找出設計上的錯誤,適合儲能櫃設計驗證研究、進出貨檢驗、生產測試、產品取得證書等用途。
 

Chroma 61800回收式電網模擬電源

Chroma 61800系列電網模擬電源具備四象限輸出能力,不僅可模擬各種電壓頻率輸出,應用於逆變器併網功能測試,還可進行四象限模擬交流負載於逆變器離網功能測試。自產品上市後已獲各儲能設備指標性廠商採用,在混合型逆變器測試部分也快速累積了許多經驗。

透過高效率的能源回收功能可大幅節省模擬市電測試的電力耗費,且藉由List、Pulse、Step等多組進階編程功能可模擬各種市電異常情形。另外選配的回饋交流負載功能,可將能量回饋電網以幫助廠商達到節能減碳之測試要求,更可透過Rectified和Lead/Lag特定拉載模式、半波拉載模式、Stand-By即時反應功能等,真實模擬各類型的整流性及非整流性負載特性。藉由Chroma 61815一機實現混合型逆變器的交流電源和交流負載測試需求,實現高效率且高CP值的儲能設備測試方案。
 

Chroma電動車測試解決方案

全球電動車產業前景不斷上揚,吸引車廠、充電站、充電椿、電池廠等紛紛投入布局,將帶來龐大商機,Chroma在電動車/電池測試領域深耕國際重要市場,從研發到量產,從整車到上下游,提供全面測試方案。

Chroma 8000自動測試系統符合SAE J1772、IEC61851和GB/T18487.1的要求,用於交流Level 1與Level 2電動車輛供電設備(EVSE)的全功能測試,旨滿足電動車和PHEV研發的測試需求質量保證、生產和現場服務。該系統憑藉Chroma在電力電子的廣泛專業知識,可以實現EV供電設備(EVSE)、車載充電器、DC-DC轉換器和電機驅動器以及其他電力電子設備的完整測試。Chroma 8000測試系統可配置交流和直流電源、電子負載、功率分析儀、示波器、數字萬用表以及數字和模擬I/O卡,以滿足多功率電子系統的要求。

▶ 測試解決方案介紹
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