EA Elektro-Automatik 的可編程、雙向、寬范圍直流電源與基于 PC 的EA Power Control 軟件相結(jié)合，為電動汽車和混合動力汽車的 OEM 提供了一種快速、準確和經(jīng)濟高效的方法來測試其高壓電子系統(tǒng)是否符合 LV123 標準。

引言

LV123是一種為德國汽車 OEM 制定的測試標準，旨在測試混合動力汽車和電動汽車中的高壓 (HV) 組件的電氣特性和安全性。這些測試涵蓋一系列電子系統(tǒng)，包括 DC/DC 轉(zhuǎn)換器、車載充電器、逆變器、電池等。為了確保汽車系統(tǒng)的持續(xù)運行，測試模擬了各部件可能遇到的極端現(xiàn)實條件，例如輸入電壓或輸出需求低于或高于正常水平。

這里我們將討論 LV123 的規(guī)格，并將介紹如何通過特性組合使 EA Elektro-Automatik (EA) PSB 10000（可編程寬范圍雙向直流電源）成為面向混合動力汽車和電動汽車應用的LV123測試的理想解決方案。

按照 LV123 標準進行測試

LV123 電氣測試標準被列入德國電動汽車制造商（寶馬、奧迪、戴姆勒、大眾和保時捷）所采用的一系列測試要求中。作為高壓電子系統(tǒng)的制造商，其產(chǎn)品必須符合 LV123 標準要求。這種系統(tǒng)性方式，加之測試參數(shù)的透明化定義，能夠?qū)崿F(xiàn)參與者之間的鑒定結(jié)果交換、以及不同制造商之間的產(chǎn)品鑒定對比。

LV123 測試條件（如下一節(jié)所述）定義了特定運行場景下的輸入電壓變化。這些場景描述了高壓部件的運行狀態(tài)（被測系統(tǒng)的運行狀態(tài)范圍為“全面運行”至“合格運行狀態(tài)”）。其目標明確在于：經(jīng) LV123 認證的組件或系統(tǒng)，在一定的非標準工作條件下也不會發(fā)生故障。

LV123 測試條件和測試程序

LV123 以有條不紊的方式涵蓋了高壓 (60-1500 VDC) 系統(tǒng)。 表1匯總了LV123 中規(guī)定的測試限值。表 2 定義了具體的高壓狀態(tài)運行范圍 (B1-B4)。

表1：LV123運行狀態(tài)與工作電壓范圍

表2：系統(tǒng)運行狀態(tài)定義

為了有效地開展 LV123 合規(guī)測試，被測設備 (DUT) 應接受模擬運行負載的測試。例如，電池充電器（配置有恒定電流或恒定電壓輸出）應在模擬電池充電模式下運行。具有恒定電壓輸出的直流-直流轉(zhuǎn)換器應連接到負載組，更好的方式是，連接到可編程直流電子負載。

LV123 合規(guī)測試涉及一系列測試，其中施加到被測設備上的電壓在不同的工作范圍條件下變化。這些測試旨在將電氣組件置于電動汽車和混合動力汽車運行過程中可能遇到的真實環(huán)境中。

執(zhí)行這些測試需要能夠產(chǎn)生這些復雜序列的可編程直流電源。而且，如前所述，需要能夠模擬 DUT 輸出需求的可編程直流電子負載才能完成整個測試流程。

圖 1 至圖 4 是 LV123 測試標準定義的測試程序的示例。在這四種情況下，輸入電壓都從一個條件 (Bx) 轉(zhuǎn)換為另一個條件。并且，每種情況下，都定義了每個條件的持續(xù)時間以及條件之間的轉(zhuǎn)換時間（轉(zhuǎn)換速率）。

圖1. 運行能力不受限的范圍

圖2. 運行能力上限

圖3. 運行能力下限

圖 4. 受控電壓范圍。 運行能力非常有限

PSB 10000 特性與功能

接下來將介紹如何以特殊方式組合 EA-PSB 10000 雙向直流電源的特性和功能，以適用于 LV123 鑒定測試。

EA Power Control 軟件

——程控測試模式

測試配置文件，如圖1-4中 LV123 所述，通常使用 PSB 10000 和其他可編程直流電源中的“任意波形發(fā)生器”功能進行編程。該功能允許對測試程序中步驟的數(shù)量和類型進行幾乎無限制的設置。但在 LV123 測試中，與 EA Power Control 應用軟件相結(jié)合的 PSB 10000 電源能夠提供更為便利的測試方式。

基于 PC 的 EA Power Control 軟件擁有“Automotive”（汽車）功能，其中包含若干適用于 LV123 測試的預定義程序。 這些程序基于該標準中定義的參數(shù)分別定義了測試電壓序列?？梢宰詣由删唧w的測試程序，然后再上傳至 PSB 10000。

圖5顯示了PC顯示屏上的“Function Generator”（函數(shù)發(fā)生器）功能。選擇“Automotive”（汽車）選項卡和“LV123”模式后，便會顯示所選定的 LV123 測試程序的設置詳情。 用戶只需要在Step 1（步驟 1）下選擇測試和電壓范圍，然后單擊“calculate”（計算），軟件便會自動填寫Step 2: Sequence setup（步驟 2：程序設置）的參數(shù)。 在“Control Setup”（控制設置）面板中規(guī)定循環(huán)次數(shù)。 此面板還允許顯示測試模式的圖形表示。隨后，便可以將測試程序通過Ethernet 或 USB 上傳至 PSB 10000。

圖5. PC顯示屏顯示了所選擇的LV123測試配置文件的設置詳情

真正的寬范圍輸出特性

如圖 1-4 所示，在執(zhí)行特定 LV123 測試程序期間，可能施加大量不同的電壓。PSB-10000 系列的單機電壓輸出可高達 2000 VDC，能夠滿足眾多電壓需求，此外，該系列還具有自動量程功能。

自動量程功能是指可編程直流電源在寬輸出電壓和電流范圍內(nèi)提供其額定的最大功率，使設備具有寬范圍輸出特性。這種寬范圍特性有別于常見的“矩形”電源。如圖 6 所示，矩形電源能夠在矩形框限值范圍內(nèi)的電壓/電流組合條件下工作。電源的額定功率由最大電壓和最大電流的單點定義。相比之下，寬范圍電源可以在廣泛的電壓和電流組合范圍內(nèi)（陰影區(qū)域所示）提供最大額定功率。

如果直流可編程電源不具備寬范圍特性，則需要使用具有更高額定值的電源，這不僅會導致成本增加，而且當設備在較低功率下工作時，還會導致效率大幅波動。

圖6. 標準（矩形電源）工作范圍與具有相同功率額定值的寬范圍電源之間的比較

回饋式輸出

PSB 10000 電源還能作為回饋式電子負載。具有回饋式輸出的電子負載不僅能夠提供指定的負載特性，它還配備有內(nèi)部微型逆變器，用于將吸收的能量送回交流電源。

回饋式負載的秘訣在于后端轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。 如圖 7 所示，直流能量流入直流-直流轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器連接到直流-交流逆變器（電流源），然后與配電網(wǎng)同步以回收能量。 這項技術(shù)與光伏并網(wǎng)逆變器相似。

圖 7. 電子負載直流輸出應用于并網(wǎng)逆變級

可編程負載配置文件

PSB 10000 雙向電源能夠用作可編程直流電源或可編程電子負載。利用設備內(nèi)置的任意波形發(fā)生器（圖 8），能夠模擬負載，以模擬所選被測設備的實際工作條件。

圖8. 任意波形發(fā)生器，用于配置由DUT輸出驅(qū)動的負載

· EA Elektro-Automatik 的PSB雙向直流電源集電源、電子負載和函數(shù)發(fā)生器于一體。

· 經(jīng)預先編程的 Power Control 軟件 LV123 測試程序無需對包含一系列復雜步驟的任意波形進行編程。

· 真正的寬范圍輸出特性讓 PSB 10000 可編程直流電源能夠處理多樣化的電壓/電流組合變化，無需使用更高的額定功率，亦可滿足測試條件。

· 可編程電子負載配置文件提供了由DUT驅(qū)動的負載的精確表示。

· PSB 10000 作為直流電子負載時，可實現(xiàn)高達96%的能量回饋效率，將測試電力送回電網(wǎng)。

小結(jié)

歐洲汽車測試標準 LV123 是一個完善的標準，允許電子部件制造商對其設備和系統(tǒng)進行認證，以供所有主要歐盟汽車制造商購買。EA  電源加載的 LV123 合規(guī)測試使OEM能夠在其設備上高效且經(jīng)濟地進行規(guī)定的測試。特性和功能的強強組合讓 PSB 10000 系統(tǒng)成為了這項應用的理想之選?？偨Y(jié)其優(yōu)點包括：

關(guān)于德國 EA 電源

研發(fā)制造先進的功率電子產(chǎn)品

EA Elektro-Automatik 自 1974 年以來一直生產(chǎn)先進的可編程直流電源、大功率機柜系統(tǒng)和電子負載，是歐洲雙向電源和回饋式電子負載的知名品牌。EA 的自動量程(寬范圍輸出)電源在輸出功率靈活性、密度和運行效率方面具有顯著優(yōu)勢。2011 年，EA 在上海成立分公司醫(yī)藹貿(mào)易(上海)有限公司，在中國市場直接開展業(yè)務，為客戶提供售前技術(shù)咨詢、銷售業(yè)務服務、產(chǎn)品校準及售后維修。