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Per i sistemi di batterie nei veicoli

L’elettrificazione dei veicoli ha avuto un impatto significativo sullo sviluppo delle autovetture negli ultimi decenni. Mentre quest’area tecnologica si concentrava sui sistemi di intrattenimento, navigazione e convenienza, l’industria ha ora rivolto la sua attenzione a una maggiore potenza, una maggiore tensione e sistemi di gestione dell’energia. Questa potenza non si limita a una batteria e a un motore elettrico, ma riguarda anche i sistemi di trasmissione e di gestione dell’energia, che hanno esigenze di potenza simili.

Per tenere il passo con le mutevoli esigenze dei veicoli elettrici, la sfida per gli ingegneri di prova è quella di portare le innovazioni sul mercato senza comprare nuove apparecchiature di prova ogni pochi mesi.

Le linee di prodotti di alimentatori DC, carichi elettronici e alimentatori bidirezionali di EA Elektro-Automatik rendono possibile un test molto più flessibile ed efficiente. Le serie di prodotti PSI, EL, ELR e PSB possono funzionare fino a 2000V, offrono una vera capacità di autoranging e un generatore di forme d’onda arbitrarie e funzioni integrato.

Questa flessibilità permette ad EA di generare o ridurre la potenza necessaria per simulare o testare qualsiasi componente elettrico in un veicolo – in condizioni reali.

Prodotti usati nelle applicazioni automobilistiche

Soluzioni applicative

Test del sistema di ricarica

Caricabatterie di bordo (OBC), sistemi di ricarica plug-in e caricabatterie wireless

Una delle domande principali quando si decide di acquistare un veicolo elettrico è come e dove caricarlo. Questo problema ha spinto l’industria automobilistica a sviluppare vari concetti di ricarica per fornire più comodità durante il processo di ricarica. La tendenza è verso tensioni più alte, che richiedono correnti minori e meno rame. Mentre l’industria decide sugli standard, testare questi concetti richiede un’alimentazione versatile. Questo deve soddisfare i requisiti di bassa e alta tensione che molti di questi caricatori hanno.

Gli alimentatori DC di EA con capacità di autoranging sono in grado di farlo. L’autoregolazione permette all’utente di mantenere la piena potenza su un’ampia gamma di tensione. Con gli alimentatori DC convenzionali, tuttavia, questo è solo il caso alla massima tensione. EA offre modelli da 1000V, 1500V e 2000V con alta densità di potenza, capacità bidirezionale, generatori di funzioni, capacità rigenerativa ed emissioni EMC molto basse.

Vantaggi EA:
  • Autoranging
  • Densità di potenza
  • Simulazione della batteria
  • Bidirezionale e rigenerativo
  • Generatore di forme d’onda e funzioni arbitrarie
  • Basso EMC
  • Tensione di uscita fino a 2000V
  • Parallelizzazione plug-and-play

Test dei convertitori DC-DC

I convertitori DC-DC sono utilizzati nei veicoli elettrici per convertire le tensioni della batteria (200-800V) in varie tensioni DC (12-48V) richieste dai fari, dalla radio e da altre apparecchiature ausiliarie. Il test di questi dispositivi richiede un ingresso DC e un carico a cui è collegata l’uscita DC. Gli alimentatori e i carichi di EA hanno opzioni di bassa e alta tensione per soddisfare questi requisiti. Inoltre, le serie PSB 9000 e 10000 possono essere utilizzate come fonte o sink di tensione, permettendo all’ingegnere di test di fornire energia in entrambe le direzioni. Questo riduce al minimo l’attrezzatura di prova necessaria.

Il generatore di funzioni integrato può essere utilizzato per testare situazioni di vita reale, come l’accensione e lo spegnimento ripetuti dei fari o l’accensione del riscaldamento a pieno carico in pieno inverno. La figura seguente mostra una tipica configurazione di test con una coppia di PSB per testare entrambi i lati dei convertitori DC/DC. A causa dell’alta efficienza dei PSB, solo il 5-10% della potenza viene persa durante questi test, mentre il resto della potenza viene reimmessa nella rete elettrica locale.

Vantaggi EA:
  • Autoranging
  • Densità di potenza
  • Simulazione della batteria
  • Generatore di forme d’onda e funzioni arbitrarie
  • Basso EMC
  • Tensione di uscita fino a 2000V
  • Collegamento parallelo plug-and-play fino a 2 MW
  • Alta efficienza fino al 96%.

Test dei convertitori di trazione

Nei veicoli elettrici, i motori sono alimentati in corrente alternata, ma la maggior parte del veicolo è alimentato in corrente continua. Questo ha senso perché una batteria serve come fonte di energia. Per fare in modo che questo non porti a conflitti tecnici, si usano degli inverter per convertire la corrente avanti e indietro dalla batteria e dal motore. Inoltre, i convertitori di trazione possono anche essere utilizzati per supportare la frenata rigenerativa, l’aumento di tensione e la protezione dell’interruttore. La figura seguente mostra un’applicazione degli alimentatori PSB bidirezionali di EA utilizzati per testare un inverter di trazione (DUT) azionato da un motore elettrico.

Il PSB può sia alimentare l’inverter di trazione mentre simula una batteria, sia assorbire corrente quando il motore funziona come un generatore per caricare la batteria durante la frenata. La funzione di autoranging di EA fornisce una gamma di uscita flessibile rispetto agli alimentatori DC convenzionali e fornisce piena potenza di uscita quando la tensione di uscita diminuisce. Questo significa che gli alimentatori e i carichi DC di EA possono sostituire diversi alimentatori DC convenzionali. Questi sono normalmente necessari per coprire i punti di funzionamento di tensione più alta/corrente più bassa e tensione più bassa/corrente più alta dell’inverter di trazione.

Vantaggi EA:
  • Autoranging
  • Densità di potenza
  • Simulazione della batteria
  • Generatore di forme d’onda e funzioni arbitrarie
  • Modelli di tensione fino a 2000V
  • Basso EMC
  • Collegamento parallelo plug-and-play fino a 2 MW

Test di apparecchi, relè, sensori e accessori

Oltre ai componenti principali del veicolo elettrico, ci sono molti altri componenti sia nei veicoli elettrici che nei veicoli con motori a combustione interna che sono anche alimentati da corrente continua. Qui le tensioni richieste per l’alimentazione possono variare dai soliti 12V fino a 1000V o più. Con una varianza così grande, gli ingegneri di prova sono costretti ad acquistare più alimentatori DC convenzionali per testare tutti i componenti.

Gli alimentatori e i carichi DC di EA utilizzano una combinazione di alta densità di potenza e autoranging per coprire una gamma operativa molto più ampia e, in ultima analisi, risparmiare spazio prezioso nel rack e costi. L’efficienza estremamente elevata dei prodotti EA aiuta a ridurre efficacemente i costi energetici. L’integrazione in un ATE è anche semplificata dall’uso di moduli Anybus per la comunicazione digitale con opzioni come CANopen, CAN, Ethernet, Profibus e altro.

Vantaggi EA:
  • Autoranging
  • Densità di potenza
  • Simulazione della batteria
  • Generatore di forme d’onda e funzioni arbitrarie
  • Modelli di tensione fino a 2000V
  • Basso EMC
  • Collegamento parallelo plug-and-play fino a 2 MW

Test di celle a combustibile, batterie e sistemi di gestione delle batterie

La fonte di energia per i veicoli elettrici sono batterie, celle a combustibile e sistemi di gestione delle batterie. Con una così grande richiesta di elettricità in tutte le parti del veicolo, è essenziale che i test per le batterie e le celle a combustibile siano eseguiti sotto la simulazione di condizioni reali. Avviamenti, fermate, traffico dell’ora di punta nel caldo – queste sono tutte situazioni che il veicolo elettrico incontrerà sulla strada. La capacità di ricreare questi scenari è imperativa per soddisfare vari standard di test automobilistici.

La funzione di autoranging integrata e il generatore di forme d’onda arbitrarie negli alimentatori DC di EA, i carichi e gli alimentatori DC bidirezionali semplificano la simulazione di varie condizioni di guida. Sono anche incluse funzioni di test della batteria per caricare o scaricare automaticamente una batteria. La serie PSB bidirezionale può simulare accuratamente le condizioni della batteria per testare i sistemi di gestione della batteria senza dover aspettare che la batteria si carichi o si scarichi ad uno specifico stato di carica.

Vantaggi EA:
  • Autoranging
  • Densità di potenza
  • Simulazione della batteria
  • Funzioni di test delle batterie e delle celle a combustibile
  • Generatore di forme d’onda e funzioni arbitrarie
  • Modelli di tensione fino a 2000V
  • Basso EMC
  • Collegamento parallelo plug-and-play fino a 2 MW

Test della batteria

Test delle celle a combustibile

Test del sistema di gestione della batteria

Studi di casi

PSB 9000 per LV 123

Standard di test automobilistici per BMW, Audi, Daimler, Volkswagen e Porsche

LV 123 è uno standard di prova sviluppato per i produttori automobilistici tedeschi che testa le proprietà elettriche e la sicurezza dei componenti ad alta tensione nei veicoli stradali. Lo scopo del test è quello di mettere i componenti elettrici in situazioni in cui la tensione di ingresso o la domanda è inferiore o superiore al normale per garantire che l’apparecchiatura funzioni correttamente in queste condizioni. Queste condizioni sono destinate a simulare le condizioni operative reali. Il compito dell’ingegnere di test è quello di riprodurre le forme d’onda o le sequenze di test per garantire che il dispositivo continui a funzionare. Il generatore di forme d’onda e funzioni arbitrarie integrato permette all’utente di programmare forme d’onda precise per replicare accuratamente i requisiti di prova dello standard LV 123.

In questo caso, è stato utilizzato un alimentatore CC bidirezionale della serie PSB 9000 per imitare le condizioni di prova specificate nella norma LV 123. Di seguito sono riportati tre esempi: il limite superiore di operabilità, il limite inferiore di operabilità e il limite superiore di operabilità. Come potete vedere dagli esempi, il PSB ha riprodotto la forma d’onda specificata con grande precisione. Tipicamente, questo tipo di test viene eseguito con un’alimentazione DC e/o un carico elettronico DC alimentato da un generatore di forme d’onda arbitrarie per produrre le forme d’onda. Il PSB può eseguire entrambe le funzioni source e sink richieste per il test e può anche generare la forma d’onda arbitraria. La capacità di fare tutto questo con un solo dispositivo fa risparmiare tempo e denaro.

Limite superiore di operatività

Limite inferiore di utilizzabilità

Operabilità fortemente limitata