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行业动态
电动车电力转换测试的节能减碳挑战

发布时间: 2023-03-17   浏览次数:   作者:迈昂科技


为减缓气候变迁、有效减少碳排放量,各国相继宣示碳中和目标,电动车是达成目标的重要拼图。据国际能源署(IEA)所评定Net Zero by 2050计划,2020年全球交通运输产业的碳排放量占总体产业的21%。然而至2022年,全球来自运输的排放量并没有如预期下降,其中也因电动车的制造比起燃油车需要多使用4倍以上的金属矿物,反而产生更多于制造的碳排放。汽车的碳足迹认证因此受重视,要求的已不只是汽车行驶不会排碳,而是从生产制造到废弃的过程都必须减碳,着重材料及电力能源的回收利用。


随着电动车在生活中带来的辅助,不止是代步工具,更如同一个大型行动电源,能实现电动车对外部交流电子产品供电(V2L),甚至提供应变家用储能电力(V2H)供应及微网储能电力调度(V2G)趋势,其中关键即为双向车载充电器(BOBC)使电动车能充电储能及放电供应的双向用途。



▲电动车内部电力转换装置



双向车载充电器系统测试利器


在此双向车载充电器输出功率不断从3.3kW/6.6kW提升至11kW/22kW设计及V2X应用趋势,为了让生产达到节能减碳以利能源使用,致茂电子也因应推出体积小、具能源回收及一机多用途的测试仪器产品。包括在四象限交流源与双象限直流电源。另外也搭配多功能的软件平台,整合为自动测试系统。相关介绍如下:



61800系列电网模拟电源,符合现代车用测试需求的交流供应器


Chroma 61815搭载SIC元件及完整的数位控制系统,使机体功率密度达到3U高15kVA输出功率的极致表现,一台设备即可满足主流的11kW双向车载充电器测试所需。此外,透过先进的双向硬件设计,61815可实现正、负电压对应正、反电流的全方位四象限交流输出,当侦测到当前待测物状态为传递负向功率时,可自动透过高效率的能源回收功能,将此测试耗能直接回馈至市电。借此,在测试双向车用电源设备时,61815不仅可作为模拟市电的交流供应器完成V2G测试任务,同时可回收能源将总体测试耗能降至最低,完成节能减碳目的以符合现代的车用电源测试需求。



61815具备能源回馈式交流负载选配,加码满足车用V2L测试


如前文所提,电动车的双向车载充电器除了可对应电网做充放电,在离网时也可让车体做为大型行动电源使用,如此V2L功能将进一步扩大电动车的应用范畴及便利性。而针对此V2L功能的测试部分,Chroma 61815全新推出具备能源回馈功能的交流负载选配,藉由一键切换为交流负载模式,61815可在不更动与待测物的接线之下,利用CC、CR、CP等基本功能,以及进阶的Rectified Mode、Lead/Lag Mode等拉载模式,设定拉载电流的峰值因素和超前、落后电压的角度,达成线性、整流性及电容性、电感性等负载特征,完成各式交流电器的拉载特性模拟,满足此车用V2L功能下各个项目的拉载测试需求。


此外,传统的交流负载运作原理,皆是透过将测试功率转换为热能做消耗,如此产生废热的环境势必需搭配冷却系统,除了增大配置成本外,也无法妥善利用测试资源。对比此,61815能源回馈式交流负载就可利用能源回收功能,以3U高的轻巧机体一次完成电网模拟、拉载测试、以及节能省碳三大目的,实现完整可靠的双向车用电源测试方案。


▲Chroma 61815一机完成交流电源、交流负载双应用


62000D双向直流电源+能源回馈式负载+电池模拟,符合电动车电力转换测试


电动车的电力核心为高压的动力电池,交流充电桩经BOBC转换成直流对高压动力电池包充电,而电池经电源配置单元PDU将电力做全车的安全配置,如高压动力电池经DC-DC转换供应低压电池及车载装置,亦或将高压直流经逆变器驱动交流动力马达等,以及除车内供应外,电力再经BOBC转换成交流对外部电子产品供电(V2L)。在以上所扩及到的车上电源转换零件皆从动力电池出发,然而此些电源转换装置的开发及测试过程,则需要可以模拟电池充放电的双向直流电源作测试,Chroma 62000D双向直流电源即是取代电池包,具有良好的特性及效益满足车上电源转换装置的开发及测试。


在BOBC的开发测试,业界相关规范会参考依据QC/T 895、GB/T 24347、GB/T 40432、SAE J2894等标准,62000D系列具有宽广的输出范围,满足常见的电动车400V及800V电控系统平台的电力需求。并且于BOBC测试会关注的输出响应时间以及输出过压过流保护,通常会需求输出电压或电流以阶跃式的编辑输出,分段检测待测物的响应及保护机制,而62000D系列具有精准的电压及电流斜率控制,可应变使用者在测试上编辑出预期的波形需求,不仅如此,使用者可以搭配设备软件SoftPanel,其内置支持车用法规LV123项目,并也提供电池模拟器(Battery Simulator),可模拟操作于不同电池电量(SOC)条件或加载特定的电池特性V-I曲线,进行电力转换装置做充电或放电的电池模拟,辅佐使用者便捷的完成控制编程及电池特性于BOBC测量。


电动车的双向车载充电器的充电及逆变,对应动力电池的储能及放电,犹如测试设备的Load及Source,62000D双向直流电源即单台取代传统的直流电源加直流负载两台配置,并且自动侦测输出的源载状态,当于负载操作中,能吸收电流的能量回馈并入电网,其转换效率高达93%,减缓工业用电的使用,有效电力能源的回收及功耗散热。


致茂电子持续推出新能源回收测试解决方案,运用新的电网模拟器61800及双向直流电源62000D两台设备可达传统四台设备之功能,在测试过程中将待测物输出能量回馈到电网直接循环利用,降低设备成本、节省设备体积、更重要的是达到节能减碳目的,以下案例为11kW双向车载充电器测试碳排放比较,使用Chroma能源回收式方案每月可减少1,533公斤碳排放,2022年,致茂已协助国际电动车厂家及ODM厂商导入此方案并减少碳排放3,496公吨(等同为地球种了249,660颗杉树)。



▲Chroma节能方案效益比对


 
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