電動車充電樁技術深度解析:高速充電與EVSE測試平台革新
隨著全球對永續能源與潔淨交通的需求日益增長,電動車(EV)已從未來概念轉變為日常現實,而驅動這場交通革命核心的,正是高效可靠的電動車充電樁,或稱電動車供電設備(Electric Vehicle Supply Equipment, EVSE),這些設備是電力從電網安全傳輸至電動車電池的關鍵橋樑,確保電動車能夠穩定續航,成為現代生活不可或缺的一環,充電樁不僅決定了電動車的便利性與普及率,其技術發展也直接影響了充電速度、效率與安全性,尤其在追求極致效率的當今,高功率快充技術與其背後的測試挑戰顯得尤為重要。
核心原理深入解析:充電樁的等級與運作模式
電動車充電樁根據其功率輸出和充電速度,主要分為三個等級:
Level 1 充電
這是最基礎的充電方式,使用標準家用插座(例如120V AC),它通常用於家庭過夜充電,平均每小時可為電動車增加約8公里的續航里程,雖然速度最慢,但其便利性和無需額外設備的優勢,使其成為許多車主的入門選擇。
Level 2 充電
Level 2 充電樁需要專用的240V AC插座,充電速度比Level 1快上許多,它每小時約可增加48公里的續航里程,適用於家庭、工作場所及公共充電站;Level 2充電樁在提供較快充電速度的同時,也兼顧了成本效益與廣泛可用性。
Level 3 充電 (DC快速充電)
Level 3,又稱DC快速充電(DC Fast Charging),是目前充電速度最快的等級,它利用高電壓直流電(DC)直接為電池充電,能在約30分鐘內增加超過160公里的續航里程,甚至更快;這類充電樁主要部署於公共充電站、高速公路服務區及加油站旁,是長途旅行和緊急補電的首選;然而,高功率傳輸也帶來了更高的技術挑戰與安全風險,這使得對這些設備的測試變得至關重要。
EVSE 測試:高功率傳輸的複雜與危險性
電動車充電設備(EVSE)的測試是一項複雜且具挑戰性的任務,隨著充電功率不斷提升,能量傳輸的安全性和可靠性成為核心議題,高功率直流電的傳輸潛藏著巨大的風險,任何設計或製造上的瑕疵都可能導致嚴重的安全事故;因此,從研發到生產,對EVSE進行全面而精密的測試是確保其性能、安全性和符合國際標準的關鍵。選擇具備專業知識與完善解決方案的測試夥伴,才能有效加速專案進程並確保產品品質。
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關鍵技術細節與規格探討:市場上最速充電樁一覽
當今市場上,許多廠商正積極投入高功率充電樁的開發與部署,以下表格列舉了一些市面上最快的電動車充電樁及其關鍵規格:
充電樁品牌/型號 |
埠功率 |
營運年資 |
連接器類型 |
操作溫度範圍 |
埠數 |
線纜長度 |
主要佈點區域 |
單次充電效益 |
ChargePoint Express Plus (1000) |
高達500 |
15年以上 |
CCS1 / CCS2 / CHAdeMO |
-40°C 至 50°C |
單埠/雙埠 |
7.6 m |
全球 |
- |
EVgo |
50-350 (DCFC) |
10年以上 |
CHAdeMO / CCS / NACS |
N/A |
雙埠 |
N/A |
美國 |
15-45分鐘內達80% |
FLO Ultra™ |
高達320 |
14年以上 |
CCS1 / CHAdeMO / NACS |
-40°C 至 50°C |
單埠/雙埠 |
5.4 m |
美國與加拿大 |
15分鐘內達80% |
EVBox Troniq Modular |
90 - 240 |
13年以上 |
CCS2 |
-25°C 至 40°C |
同時為3台車充電 |
2.99 m |
全球 |
10分鐘內達220公里 |
ABB Terra HP - GEN III |
175 - 350 |
10年以上 |
CCS1 / CCS2 / CHAdeMO |
-35°C 至 55°C |
單埠/雙埠 |
5.3 m |
全球 |
30分鐘內達257公里 |
Siemens SICHARGE D |
高達300 |
10年以上 |
CCS1 / CCS2 / CHAdeMO |
-25°C 至 55°C |
雙埠 |
5 m |
全球 |
- |
Tesla Supercharger (v3) |
高達300 |
11年以上 |
CCS / Type 2 |
-25°C 至 40°C |
單埠/雙埠 |
1.98 m |
全球 |
5分鐘內達121公里 |
(數據為各廠商宣稱數值,實際表現可能因環境與車輛狀況而異)
此表顯示,高功率充電樁正朝著更高功率、多標準相容的方向發展,以滿足不同市場與電動車款的需求,然而,要實現這些尖端技術的穩定運行與市場普及,嚴謹的測試流程是不可或缺的一環。
製造或實作挑戰與研究突破:高功率EVSE測試的挑戰與解決方案
在高功率電動車充電設備的開發過程中,工程師面臨著多重挑戰,尤其在確保設備可靠性與符合嚴格的國際標準方面,這些挑戰包括:
- 高功率負載測試:
模擬極端充電情境,驗證設備在高負載下的穩定性、散熱管理與效率。 - 多重通訊協定支援:
全球充電標準多元,如CCS1、CCS2、CHAdeMO、NACS等,設備需具備高度相容性,並支援DIN 70121、ISO 15118、IEC 61851-1、SAE J1772等通訊協定。 - V2G (Vehicle-to-Grid) 功能驗證:
未來充電樁將不只充電,更可能具備雙向能量流動能力,參與電網管理,這要求測試平台能精準模擬V2G通訊與數據監控。 - 故障注入與一致性測試:
在測試過程中模擬各種故障情境(如CP/PP狀態異常),確保設備能安全響應並符合國際一致性標準。 - 能源效率與環保考量:
高功率測試會消耗大量電力,如何透過能量回收技術降低測試能耗,成為綠色測試的重點。
為應對這些挑戰,Averna 憑藉其在高功率測試領域的深厚專業,結合先進的軟體與系統知識,成功開發出獨特的電動車充電樁測台 - Averna EVSE測試平台,此平台目的在提供從研發驗證到生產測試的完整解決方案,確保EVSE產品符合嚴苛的市場要求。

Averna EVSE測試平台展現其高效、模組化與多功能整合的設計理念。
常見電動車充電標準與連接器一覽
為了更好地理解EVSE測試的重要性,首先來認識一下目前全球主流的電動車充電標準與連接器,這些標準定義了電動車與充電樁之間的物理連接與電氣特性。
標準名稱 |
描述 |
主要應用區域 |
充電類型 |
特點 |
CCS1 (Combined Charging System Type 1) |
基於SAE J1772標準,額外加入DC快速充電針腳。 |
北美地區、韓國 |
AC/DC |
美國、加拿大常用標準,支援直流快充。 |
CCS2 (Combined Charging System Type 2) |
基於IEC 62196-2 Type 2標準,額外加入DC快速充電針腳。 |
歐洲、澳洲、印度等 |
AC/DC |
歐洲市場主流,支援三相交流與直流快充。 |
CHAdeMO |
由日本主導的直流快速充電標準。 |
日本、部分亞洲與歐洲地區 |
DC |
早期直流快充標準,廣泛應用於日系車。 |
NACS (North American Charging Standard) |
原特斯拉專有連接器,現已對外開放。 |
北美地區 |
AC/DC |
特斯拉超級充電站使用,許多車廠已宣布未來將採用。 |
電動車通訊協定整理表
電動車與充電樁之間,以及充電樁與後端管理系統之間,都需要精確的通訊來協調充電過程、交換狀態資訊,並確保安全。以下是一些重要的通訊協定:
協定名稱 |
描述 |
主要功能 |
應用場景 |
DIN 70121 |
德國標準化學會發布的直流充電通訊協定。 |
提供基礎的電動車與充電樁之間直流充電通訊功能。 |
直流充電站與電動車的通訊,為ISO 15118的基礎。 |
ISO 15118 |
電動車與充電樁之間數位通訊的國際標準。 |
支援進階功能如即插即充(Plug & Charge)、能源管理、負載平衡等,提升充電體驗與效率。 |
未來智慧充電、V2G應用、自動化身分驗證。 |
IEC 61851-1 |
電動車充電系統的通用規範,定義充電模式和安全要求。 |
確保充電設備的電氣安全、操作安全,規定充電模式1-4。 |
全球電動車充電設備設計與製造的基礎安全標準。 |
SAE J1772 |
北美地區交流與直流充電的連接器與通訊規範。 |
涵蓋AC Level 1、Level 2充電,以及DC快速充電的連接器定義。 |
北美市場充電樁與電動車的標準。 |
Averna EVSE 測試平台:專為高效電動車充電設備測試設計
奧創系統科技為 Averna 在台灣的合作夥伴,提供 Averna EVSE測試平台,以其超過600 kW的高功率測試能力,全面支援CCS1、CCS2和NACS等國際充電標準,並具備V2G通訊模擬和自動化測試功能,成為工程師在開發高效電動車充電設備時的理想夥伴,平台設計充分考量了工程師的實際需求,整合了DIN 70121、ISO 15118、IEC 61851等多種協定,並透過環保再生負載實現高效率測試。
產品亮點
- 靈活且可客製化的測試解決方案:
支援半自動與全自動模式,無論驗證或量產階段皆可滿足多樣需求。 - 電動車電池模擬:
- 全面支援 CCS 標準 (CCS1 和 CCS2) 及 NACS (北美充電標準,原為特斯拉專用) 等主流連接器與通訊協定。
- 提供即時車對電網(V2G)統計資料監控,包含電壓、電流和充電狀態(State of Charge)。
- 靈活適應不同電池類型,加速製造過程。
- 增量高功率測試:
配備交流/直流(AC/DC)再生負載(Regenerative Load),支援高達 600 kW 的極端測試要求,滿足先進EVSE的性能需求。 - 高效能與環保設計:
外部再生負載效率高達 86%。在模擬 310 kW 完整充電過程或充電交互流程時,系統僅消耗 75 kVA,顯著降低能量損耗,包括熱管理、控制、及測試站與設備(DUT)的轉換效率。 - 全面協定與通訊支援:
支援CHAdeMO、CCS1、CCS2 和 NACS 標準,並相容多種協定,確保全球互通性。 - 自動一致性測試:
確保設備符合國際標準,並提供 CP 控制導引(Control Pilot)及 PP接近導引(Proximity Pilot)狀態的故障注入測試功能,助力快速識別問題並改進產品性能。
主要功能與技術特點
- 電動車電池模擬:
提供即時 V2G 資料監控(如電壓、電流、充電狀態);支援內建圖形化使用者界面和遠端控制 API;實現手動與自動測試模式的無縫切換;具備通訊截取分析功能,支援完整的協定監控與故障診斷。 - 即時檢視與資料記錄:
錄製的電壓與電流資料、充電過程與充電交互的即時檢視;充電與供電的電壓/電流、接地電流與 Hipot 高壓測試資料記錄。 - 高效能與可靠性:
再生負載技術支援 AC/DC 測試,滿足各種電動車電池類型測試需求;高效的能量回收系統確保長時間測試過程中的能源使用優化。 - V2G 通訊模擬與協定支援:
專為工程師設計,支援多種國際標準與協定模擬,涵蓋CHAdeMO、CCS1/2、NACS,以及DIN 70121、ISO 15118、IEC 61851-1、SAE J1772等。
產品應用與價值
Averna EVSE測試平台 廣泛適用於從研發驗證到量產階段的需求,透過自動化一致性測試與高效能資料分析工具,加速產品測試流程,顯著縮短產品上市時間。其穩健的故障排除功能(透過故障注入和截取分析)能輕鬆定位並解決測試過程中的技術問題,顯著提高測試效率與可靠性。
Averna EVSE 測試平台焦點規格整理
功能類別 |
關鍵規格 / 特點 |
功率輸出 |
超過 600 kW 高功率測試能力 |
充電標準支援 |
CCS1, CCS2, NACS, CHAdeMO |
通訊協定支援 |
DIN 70121, ISO 15118, IEC 61851-1, SAE J1772 |
負載類型 |
AC/DC 再生負載 (Regenerative Load) |
能源效率 |
外部再生負載效率高達 86% |
測試模式 |
半自動與全自動模式,手動/自動無縫切換 |
模擬功能 |
電動車電池模擬, V2G 通訊模擬 |
故障偵測 |
CP 與 PP 狀態故障注入測試, 通訊截取分析 |
數據監控 |
即時 V2G 資料監控 (電壓, 電流, 充電狀態) |
資料記錄 |
充電/供電電壓/電流, 接地電流, Hipot 測試資料 |
應用範圍 |
研發驗證, 量產測試 |
產業應用與市場潛力
Averna EVSE測試平台 在電動車產業鏈中扮演著關鍵角色,其應用範圍涵蓋:
- 電動車製造商:
支援不同電池模組與充電技術的測試,加速產品開發週期;提供自動一致性測試,確保車輛與充電站的相容性及性能。 - 充電設備供應商:
測試交流與直流充電站性能,模擬實際充電場景,驗證產品穩定性與安全性;支援國際標準協定,協助充電設備出口到多國市場。 - 能源管理與微電網:
測試 V2G 通訊功能,評估電動車在微電網中的雙向能量管理能力;支援能源效率測試,協助設計更高效的能源管理系統。 - 測試實驗室與認證機構:
以符合 IEC、ISO 等國際標準的測試工具,為客戶提供產品測試與認證服務;進行高功率負載測試及故障注入測試,模擬極端場景,驗證設備穩健性。
未來發展趨勢與技術展望
電動車產業的快速發展,正推動著充電技術與測試解決方案不斷演進,未來,我們可以預見充電樁將朝著以下方向發展:
- 超高功率充電:
實現分鐘級的充電速度,進一步縮短充電等待時間。 - 智能與V2G深度整合:
充電樁將成為智慧電網的重要節點,實現電力雙向流動、能源套利與電網平衡。 - 無線充電技術:
更便利的充電方式,擺脫線纜束縛。 - 自動化與AI優化:
測試流程將更加自動化,並透過AI分析數據,提升測試效率與預測性維護。
這些前瞻性趨勢,都離不開像 Averna EVSE測試平台 這樣能夠模擬複雜情境、進行高功率測試,並支援多種國際標準的專業工具。它不僅確保了當前產品的品質與安全,更為未來電動車充電技術的創新奠定了堅實基礎。
結論
電動車充電樁是推動電動車普及的關鍵基礎設施,其技術演進與測試品質直接影響著電動出行的未來。從Level 1的家用慢充到Level 3的DC快速充電,每一級別的發展都伴隨著獨特的技術挑戰,Averna EVSE測試平台 以其卓越的高功率測試能力、全面的協定支援和靈活的應用範圍,為電動車充電設備的研發、驗證與生產提供了強大的技術後盾。選擇正確的測試解決方案,不僅能縮短產品上市時間,更確保了電動車充電設備在快速變化的市場中保持領先地位,共同迎接綠色交通的時代。
欲了解更多關於電動車充電設備測試的專業知識與解決方案,或對Averna EVSE測試平台 有任何疑問,歡迎隨時與我們的專家團隊聯繫,共同探索電動車產業的無限可能。