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富瑞博國際有限公司
德國
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富瑞博德國Scienlab新能源電動汽車充電樁自動測試方案
Scienlab Charging Discovery System
SL1040A SL1093A
測試充電功能和互操作性
電動和插電式混合動力汽車（EV、PHEV）的發展和推廣取決于充電基礎設施（電動車輛供電設備，EVSE）的擴展和無干擾利用。由于相對較新的標準以及由此產生的現場經驗不足，電動汽車和電動車輛供電設備之間的相互作用中經常會出現故障。
Scienlab設備優點：
l符合所有可用通信方法的標準支持，尤其是符合IEC 61851-1的基本通信（PWM）和符合DIN規范70121、ISO 15118（PLC）、Chademo和GB/T（CAN）的高級通信。
l實時能力測試程序
由于其強大的fpgas和帶有實時操作系統的處理器以及高性能和同步接口，CDS始終是為實時功能而設計的。
l開放系統
通過公開可訪問的狀態機（參數和測量值）模擬任何電動汽車和電動車輛供電設備。
l**測量和控制精度
高分辨率，差分測量AD轉換器，以及理想的接地概念，使良好的測量數據采集。
充電發現系統Charging Discovery System作為一個man-in-the-middle system在現場使用
充電技術模塊化測試環境
從移動使用到實驗室應用
富瑞博Scienlab解決方案
富瑞博Scienlab為電動汽車和電動車輛供電設備充電系統提供了一個模塊化測試環境，從移動使用到實驗室的綜合應用。CDS將電動汽車或電動車輛供電設備的充電通信模擬為一個中心元件。同時，對電氣參數進行測量，并檢查其是否符合標準。CDS還假定同步觸發附加電源和接收器。所有組件均由富瑞博Scienlab開發和制造。因此，標準要求的客戶特定要求或修改可在短時間內實現。
可能的應用領域包括：
l電動汽車和電動車輛供電設備充電接口的功能測試，驗證是否符合規范一致性
l互操作性測試
l通過模擬國際充電通信標準和低壓電網，驗證國際市場的充電組件
l電動汽車和電動車輛供電設備故障響應的有針對性和可重復性測試
l用于質量保證的自動耐久性測試，包括多通道測試
CDS支持以下用例：
?電動車輛供電設備測試：對于充電站、墻盒和電纜控制盒（ICCB）充電電纜的測試，CDS通過高壓負載和電網仿真進行擴展。這允許獨立于電動汽車進行測試。
?電動汽車測試：通過將CDS連接到電源，CDS可以模擬可自由編程的交流或直流充電站。
?中間人功能：可以分析電動汽車和電動車輛供電設備之間的通信和電力流。負載線和信號線通過CDS連接，并使用測量設備進行記錄。
充電發現系統CDS設計成模塊化配置，與各自的應用相匹配。它的主要組成部分是自動執行測試序列的實時計算機。使用Charging Discover PC軟件定義和參數化測試序列本身，或者直接從硬件在環（HIL）系統進行控制。CDS提供兩個可操作的PWM通信接口和記錄、存儲、分析和評估導頻信號（控制導頻/CP、接近導頻/PP）。它還提供用于控制和同步外部組件的數字I/O信號。
如有必要，可通過使用直流充電標準DC charging standards的附加通信模塊擴展此基本配置。可以集成以下模塊：
l用于電動車輛供電設備DUT安全接觸的高壓模塊
l用于信號高頻分析和光學評估的附加示波器
l安全防護設備測試的RC仿真
l各種無源和有源源和接收器，用于靈活模擬各自的高壓對側
每個測試要求的**特性
一體式
CDS提供了測試充電基礎設施組件所需的所有必要功能。不需要額外的分析或測量系統。預定義的測試序列也可以在系統中啟用快速測試。數字輸入和輸出允許鎖定充電入口以及觸發LED和其他可自由使用的I/O。被動和主動的源和匯已專門為此應用開發，并集成在測試序列中。
開放系統架構
EV和EVSE的實際仿真需要對每個仿真端的行為進行標準兼容的仿真。CDS提供了一個自由參數化的系統，它提供了所需的自由度。因此，可以在受控環境中模擬錯誤，以檢查DUT在所有用例和故障中的響應。
實時測試系統
CDS是為實時性能而設計的。這是通過在電子的級別使用功能強大的FPGA和微控制器、在高級IPC中使用可擴展的x86多核處理器和實時操作系統來確保的。時間敏感測試可以在事件控制的基礎上處理。內部計時器和同步機制確保運行時控制，從而導致高系統性能和低死區時間。
國際標準
由于采用了IEC 61851和ISO 15118標準，電動汽車的充電已在世界范圍內實現了標準化。組合充電系統（CCS- combined charging system）在歐洲和美國使用。它將交流和直流充電接口集成在標準IEC 62196-3規定的組合式車輛插孔中。電動汽車和電動車輛供電設備之間的數據交換通過充電電纜內的控制和接近信號（CP、PP）進行。
交流充電AC charging
基于脈寬調制的基本通信目前在世界范圍內用于交流充電。因此，CDS記錄所有電氣參數，如脈寬調制振幅、頻率和占空比，以及上升和下降時間。集成的脈寬調制發電機是可編程的，因此可以模擬任何充電基礎設施的行為。也可以模擬電纜或插頭缺陷。
直流充電DC charging
通過PLC的通信模塊，CDS還支持根據DIN規范70121和ISO 15118對充電接口進行分析和驗證。這里也使用了一個可參數化的狀態機。CDS通過接收和處理V2G消息并以明文顯示內容，實現了車輛和充電基礎設施的一致性測試。模擬遠程站的響應時間和超時行為也可以有針對性地參數化。還提供用于測試GB/T或CHAdeMO充電接口的其他通信模塊。
集成高壓測量技術和先進的電磁兼容設計EMC
為了重現試驗結果和正確解釋控制試驗，測量技術必須明顯超過標準要求的精度。因此，CDS以**精度測量所有相關控制和接近導向參數。可選配件的可用示波器也可用于對時間序列進行高頻記錄和執行FFT頻率分析。集成在高壓模塊中的電流和電壓測量轉換器以及高精度14位AD轉換器提供高壓參數的同步記錄。在CDS的發展過程中，人們非常重視整體接地概念和**限度的安全性。具有*小耦合電容的勢壘提高了信號質量和測量精度。
靈活使用
無論是在開發期間在實驗室測試組件，還是在現場測試系統，CDS都為每個應用程序提供了解決方案。對于移動應用，充電發現系統可以提供便攜式版本。除了CP信號外，所有高壓電壓都可通過CDS前面板上的斷開端口進行外部測量。
可以使用世界各地的插頭類型
CDS可配置所有常見的交流和直流充電插座和充電插頭類型，類似于通信模塊。車輛的充電適配器通過特定的高壓插座連接
方便的測試程序
CDS設計用于獨立測試系統或HIL測試臺中的組件。在這兩種情況下，通過千兆以太網接口與CDS進行通信。在**種情況下，Charging Discover PC軟件支持用戶進行測試定義和控制。在第二種情況下，HIL系統可以通過開放接口直接訪問適當的參數和功能。
充電發現軟件The Charging Discover software
基于Windows的Charging Discover PC軟件不僅可以快速選擇和執行預定義的測試用例，還提供了一個編輯器，用于創建客戶特定的測試。然后將整個測試項目轉移到CDS，并在那里自動執行。該軟件包括可視化和評估單個消息和測量值的所有必要功能。
顯示測量值
CDS的記錄測量值可視為實時數據流。對于高級通信，V2G或CAN消息被同步記錄并以純文本顯示。測試和中間結果在運行時進行評估，并可以使用適當的視覺提示一目了然地顯示出來。當使用富瑞博Scienlab測量和控制模塊（MCM）時，*多可以同步記錄6條CAN總線。這樣，用戶就可以直接從ECU讀取和記錄車輛數據。可以通過導入一個DBC數據庫文件來解釋這些數據，并在帶有時間戳的圖形中與其他測量數據一起顯示。
報告
一旦測試被執行，日志數據就可以隨時離線存儲和加載。測試結果也可以保存為一個簡短的PDF報告。
交流試驗后的圖譜
直流試驗后的圖譜
這包括所有測試案例和結果的信息。用戶決定將詳細輸出哪些測量結果，以及在定義測試用例期間如何評估單個測試。
測試編輯器
除了基本配置之外，還可以在測試編輯器的幫助下創建、存儲和維護特定于客戶的測試用例。每個單獨的測試序列都可以使用一種應用程序友好的語言根據內容和時間來定義。直觀的圖形用戶界面在輸入時向用戶推薦合適的語言元素和命令。例如，可自由配置的I/O可以主動包含在一個例行程序中，以便在指定的時間注入錯誤或激活外部測量設備。
集成到HIL測試環境中
通過增加高壓電源和硬件在環系統（HIL），CDS可擴展為綜合充電技術試驗室。在基礎設施方面，高壓模擬器允許模擬國際低壓電網或任何交流和直流充電站。在車輛側，充電系統中涉及的所有內部部件，如充電器、充電控制器、電池管理系統和電池，包括相關的外圍設備，都可以在所有配置中進行仿真或集成為實際部件。這提供了廣泛的測試能力，從車輛中單個部件和子系統的分析到電動汽車和電動車輛供電設備整個充電功能的自動釋放測試。
HIL解決方案在電氣和電子（E/E）部件驗證中的應用在汽車行業非常普遍。雖然典型的HIL系統通常僅限于用于E/E組件仿真和模擬的低壓（LV）接口，但由于高壓仿真器的集成，Power HIL系統包括所有DUT接口。這是將被測設備作為一個封閉系統進行測試的**方法。例如，如果要檢查車輛中控制單元和電力電子設備的充電功能，可以將CDS與高壓電源組合配置為可自由編程充電站仿真。在這種情況下，CDS還處理AC / DC仿真器的控制。
Scienlab Power HIL系統
配置了Scienlab Power HIL系統，并相應地在性能、I/O和測量通道以及軟件接口方面符合各自的客戶要求。因此，即使通過對現有測試實驗室的后續擴展和升級，也可以考慮客戶規范，如**操作或自動化工具。
在每個HIL測試環境的核心是一臺實時計算機，該計算機在運行時計算被測設備在車輛中所需的所有信號（尤其是傳感器和剩余總線模擬），并通過相應的I/O硬件對其進行仿真。所有相關故障情況都可以選擇性地注入，例如對地短路或12 V蓄電池。HIL系統還控制Scienlab高壓仿真器和其他低壓源/接收器。由于充電標準和所包含的狀態機直接在CDS中實現，因此可以在HIL系統中定義和執行充電嘗試，而無需太多努力。更簡單的方法是執行存儲在CDS中的測試用例，因為可以通過HIL接口選擇和啟動它們。
高壓模塊確保與電動車輛供電設備DUT安全接觸。高精度的CDS和高壓仿真器測量技術由HIL系統同步記錄。此外，所有的低壓和高壓信號都配備了防斜插連接器，以便高頻信號測試的外部測量設備可以在沒有任何迂回的情況下使用。
HIL測試臺通過使用制造商特定測試軟件的PC操作。對于開放式實驗軟件環境，如ControlDesk（制造商DSpace GmbH），提供定制項目。這還包括用于環境模擬、冷卻調節和測量儀器的車輛、電池和接口模型。這使得自動化軟件的直接設置能夠很快地實現可重復的耐久性測試和隔夜測試。
試驗臺防護裝置通過協調用例所需的電源開關以及在發生故障或緊急情況時強制快速安全關閉所有系統，**限度地提高實驗室的安全性。
測試臺防護裝置通常作為啟用SIL3-enabled soft PLC實現，并且完全獨立于其余的測試環境運行。
CDS集成到現有的HIL系統中
充電發現系統The Charging Discovery System可以很容易地添加到現有的HIL解決方案中。我們提供所需的測試系統。CDS總是提供一個開放的、有據可查的以太網接口，允許集成到任何外部HIL或自動化環境中。充電發現操作軟件CDS可以并行使用，這樣主要的配置任務（通常發生在測試程序之前）仍然可以通過提供的用戶界面輕松執行。這樣做的好處是大大簡化了客戶端CDS接口的實現，因為只有在運行時需要的設置點和實際參數必須被發送或接收。客戶根據應用和測試決定哪些CDS參數應該改變，哪些測量變量需要評估。
高壓仿真
交直流接口仿真電源
特別是充電技術方面的要求，我們提供了高動態電源。該系統具有測量和控制精度**、效率高的特點。由于采用了模塊化設計，通過并行連接多個仿真器，隨后的功率增強也是可能的。來自富瑞博的所有Scienlab仿真器都使用主動前端，默認情況下都是能量再生的，雙向且高效。根據性能等級和客戶要求提供冷卻。
Sciellab動態交流模擬器Scienlab Dynamic AC Emulator
Scienlab動態交流模擬器可以作為可編程交流電源來模擬全球低壓電網。由于其固有的雙向再生功率級，電動汽車和電動車輛供電設備的車網方案測試是可能的。還可以進行DIN EN 50160要求的電網兼容性的重要EMC測試。通過這種方式可以測試被測設備的系統發射（IEC 61000-3）和抗擾度（IEC 61000-4）。動態交流模擬器還提供一個直流選項，所有充電模式都可以映射到一個設備中。因此，可以配置以下操作模式：
模擬全球低壓電網，如歐盟、美國和日本
調節諧波
有源雙向負載仿真（如充電器）
模擬具有動態電壓和電流限制的高壓電源（如直流充電站）和接收器（如鋰離子電池組）
Scienlab動態直流模擬器Scienlab Dynamic DC Emulator
Scienlab動態直流模擬器包括一個可自由參數化的電池模型，因此可以理想地用于電池仿真。在與CDS的交互作用中，具有電流和電壓控制無縫交替的動態控制器也有助于作為通用直流充電站運行。可提供600 V至1000 V和100 A至1200 A的配置。DCE提供以下操作模式：
模擬直流充電站
模擬高壓電池
模擬任何高壓電源和接收器
