電源管理和電池技術正在通過針對不斷增長的電動汽車行業(yè)的更高效和靈活的設計而發(fā)展。因此，相關的測試和測量系統(tǒng)必須滿足更嚴格的技術要求。

考慮到這一點，是德科技最近推出了SL1200A系列 Scienlab 再生三相交流仿真器，適用于電動汽車和供電設備 (EVSE) 充電和電網應用。該系統(tǒng)由硬件、軟件和支持服務組成。

是德科技高管強調了用于驗證日益復雜的電動汽車動力系統(tǒng)可靠性的電動汽車測試系統(tǒng)的重要性。重點包括充電接口和電動汽車供電設備以及電網邊緣電源轉換器。

SL1200A 系列的便攜式和大功率版本旨在滿足用戶不斷增長的 EV 測試和測量需求。目的是模擬現(xiàn)實世界的充電場景以及滿足全球電動汽車充電標準的能力。

是德科技高管強調了能夠證明 EV 動力總成可靠性的測試系統(tǒng)的重要性。

預計電動汽車充電將對電網產生巨大需求。與此同時，通過車輛到電網的電力應用，儲能機會正在出現(xiàn)?？稍偕茉磳⑼苿舆@一轉變，導致電網復雜性增加。這在推出充電應用程序時帶來了新的測試挑戰(zhàn)。

性能、設計指標

電動汽車設計中的關鍵性能指標側重于電池和推進系統(tǒng)。設計參數包括功率水平、轉換效率、車輛動力系統(tǒng)的工作溫度以及散熱能力和系統(tǒng)封裝。

EV 系統(tǒng)必須適應高壓測量（1,000 V 及更高），以確保安全、可靠的運行?，F(xiàn)實世界的駕駛條件對系統(tǒng)測試人員提出了最大的挑戰(zhàn)。惡劣環(huán)境范圍為 -30 °C 至 +60°C。

是德科技汽車和能源解決方案業(yè)務部“雙脈沖測試設備”的 Kevin Cavell 表示： “在組件層面，寬禁帶半導體用于 EV 內部的不同電源轉換器，以及 EVSE”和并網逆變器這里需要。WBG 建模和電路仿真也是一種有價值的工具。”

電池測試從電池分級開始。是德科技營銷專家 Julian Tomczyk 表示：“需要大批量生產才能為電動汽車提供大量電池?！?

“需要這種制造設備來對電池進行初始充電/放電[或電池形成]，然后根據質量對電池進行分級。雖然大多數分級可以在幾分鐘內完成，但在電池老化過程中測量自放電是一項耗時的測試，需要很多天，會在老化過程中產生大量的在制品庫存，”Tomczyk 補充道。

為了幫助降低庫存成本，是德科技聲稱其工具有助于將自放電測量時間從幾天縮短到幾小時，從而在加快電池分級的同時減少老化。

一旦電池被制造、老化和分級，它們就會被組裝成一個電池。根據電壓和功率要求，單個電池可能包含數千個電池。“電池管理系統(tǒng)已經到位，以監(jiān)控電池中每個電池的健康狀況。在這個階段也需要測試和測量設備，以測試[管理系統(tǒng)]和整個電池組，”Tomczyk 說。

變頻驅動器 (VFD) 將來自電池的直流電轉換為用于驅動電機的變頻交流電。模擬直流側需要能夠提供數百千瓦功率的大型電源；需要機器仿真器來重現(xiàn)電機以包圍被測設備。這些儀器可以在多種情況下運行 VFD，同時測量輸入和輸出功率以計算功率轉換效率。

寬帶隙器件

是德科技聲稱，使用 WBG 半導體可產生超過 95% 的潛在效率，大大擴展范圍。

功率轉換器是利用可再生能源進行運輸和工業(yè)應用的關鍵組件。為了促進功率轉換器設計所需的進步，可以選擇基于碳化硅 (SiC) 和氮化鎵 (GaN) 的新型 WBG 半導體技術。

與硅和 GaAs 半導體相比，更寬的帶隙轉化為更高的擊穿電壓和在高溫下工作的可能性，同時降低輻射敏感性而不損失電氣特性。

隨著溫度的升高，價帶中電子的熱能也會增加，直到它們達到必要的能量（在一定溫度下）以躍遷到導帶。在硅的情況下，這個溫度約為 150°C。對于 WBG 設備，這些值要高得多。

WBG 半導體提供比傳統(tǒng)設計快 100 倍的性能提升以及更高的電壓和熱操作。這些屬性轉化為提高效率、減小尺寸和成本?！叭欢?，事實證明，由于在表征 WBG 半導體時存在許多新挑戰(zhàn)，因此產生的高性能電源轉換器難以設計，”卡維爾說。

這些障礙減緩了新轉換器的設計。是德科技表示，由于商用系統(tǒng)供不應求，因此使用本土測試系統(tǒng)來表征 WBG 半導體。

“不幸的是，使用一次性的國產測試儀很難產生可重復且可靠的測量結果，”Tomczyk 補充道?！霸趯y量結果與半導體數據表關聯(lián)起來時，不可靠的結果會給電源轉換器設計人員帶來額外的障礙?！?

是德科技將其 PD1500A 動態(tài)功率器件分析儀編程為可靠表征 WBG 半導體的平臺。該公司表示，其分析儀是與芯片制造商以及電動汽車和電源管理設計師合作開發(fā)的。

動力系統(tǒng)的電氣化改變了測試要求，不僅僅需要燃燒過程分析。電動和混合動力汽車可能有多個電機、逆變器和電池組。因此，必須考慮所有能源和負載。

電動汽車制造商及其供應商面臨的挑戰(zhàn)因專業(yè)而異，無論是動力系統(tǒng)、自動駕駛還是車載網絡。

“一位專注于電池和電池測試的工程師將解決電池問題，因為它是驅動動力系統(tǒng)所需的燃料，”卡維爾說?！耙晃粚Ｗ⒂陔娫崔D換的工程師將解決電源轉換器 [和] 變頻驅動問題。每一項對于電動汽車的正確、高效、遠程運行都至關重要。每個都提出了自己獨特的測試挑戰(zhàn)。”

充電規(guī)格，不斷發(fā)展的電網

與此同時，電動汽車充電標準繼續(xù)激增。是德科技筆記

幾個規(guī)范，例如美國和歐洲聯(lián)合充電標準、中國 GB/T 規(guī)范、日本 CHAdeMO 框架，以及很快被稱為 ChaoJi 的新亞洲標準。

區(qū)域標準涵蓋 EV-EVSE 通信、物理插頭設計、功率流和測試場景。“每個地區(qū)都有許多取決于充電類型的一致性標準——交流、直流、大功率直流，”卡維爾補充道。

面向全球市場的電動汽車和設備制造商需要測試區(qū)域標準，以應對多樣化的市場。因此，是德科技推出了一種自動化測試框架，以應對不同的充電標準，包括功率流和通信。 

電動汽車的采用也在重塑電網基礎設施。“在汽車行業(yè)，汽車電氣化預計將對電網產生巨大的充電需求，同時通過車輛到電網的電力應用擴大儲能機會，”Tomczyk 說。“隨著能源結構的加劇，管理我們生產、分配和消費電力方式的挑戰(zhàn)也隨之增加?！?

具有電網支持的智能逆變器已成為克服此類挑戰(zhàn)的關鍵推動力。因此，逆變器制造商需要遵守一組特定的電網合規(guī)性和互連規(guī)范，需要進行廣泛的測試。

例如，電網仿真設備測試是強制性的。分布式能源正在轉向更高的輸出電壓以減少損耗，最高可達 1,000 伏交流 (VAC)?！案唠妷旱哪繕伺c提供電網支持功能的要求相結合，例如高壓穿越，這就需要測試甚至高于 1,000 VAC 的限制，”Tomczyk 說。

是德科技表示：“為了達到測試新逆變器 [和] 控制設計所需的高電壓，逆變器工程師通常必須串聯(lián)多個電源或使用外部變壓器。這導致成本高昂、復雜的測試設置無法輕松擴展，同時性能降低……”

因此，供應商的自動化測試方法可以配置為區(qū)域充電標準并適應不同的物理插頭。然后測試人員必須選擇適當的測試標準；自動化軟件從那里獲取它。

隨著雙向電力流的興起，包括車輛到電網 (V2G) 和電動汽車本身成為儲能系統(tǒng)，標準組織必須指定所需的測試和測試配置。因此，V2G 實施“將增加更多復雜性，并且需要測試網格代碼和互操作性標準，”Cavell 說。

汽車電氣化和電網基礎設施的轉型正在重塑測試和測量要求。儀器必須適應高壓信號的存在，并且必須能夠承受惡劣的環(huán)境條件。在軟件方面，同步采集電氣和機械數據以及大量標準需要從根本上重新思考優(yōu)化電動汽車測試和測量。