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電動車充電樁技術深度解析:高速充電與EVSE測試平台革新

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。


您可以點擊下載這份詳細手冊,了解專業測試如何加速您的電動車充電設備項目:Efficient High-Power EVSE Testing Brochure

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
(kW)

營運年資

連接器類型

操作溫度範圍

埠數

線纜長度
(
最長)

主要佈點區域

單次充電效益
(
最速)

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。

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