Полевые испытательные процедуры для зарядных станций электромобилей

Как техник, глубоко вовлеченный в тестирование зарядных станций на передовой, я каждый день сталкиваюсь с очевидным фактом: по мере повышения уровня жизни людей спрос на автомобили растет. В сочетании с возрастающей популярностью концепций защиты окружающей среды, индустрия электромобилей (EV) процветает. Зарядные станции, как “жизненная линия” электромобилей, напрямую определяют, смогут ли EV работать стабильно и безопасно. Проще говоря, наша работа по тестированию заключается в “диагностике” зарядных станций, обеспечивая их надежную работу. Эта работа требует внимания к деталям и точности.

1. Обзор зарядных станций для электромобилей: развитие отрасли и значимость тестирования

Глобальная производственная промышленность работает на полную мощность, потребляя ресурсы удивительно быстро. Критические ресурсы, такие как нефть, активно конкурируют во всех секторах, и запасы быстро иссякают. Как производное от нефти, спрос на бензин и дизельное топливо резко вырос вместе с увеличением количества автомобилей. С точки зрения окружающей среды и устойчивого развития, автомобили с двигателями внутреннего сгорания обречены быть выведенными из эксплуатации. В настоящее время гибридные и полностью электрические автомобили набирают популярность благодаря низкому или нулевому потреблению топлива, а индустрия зарядного оборудования “взлетает” параллельно, постоянно появляются новые технологии и устройства.

С точки зрения тестирования, существует несколько ключевых классификаций для зарядного оборудования:

• По электрическому входу: зарядные станции переменного тока (AC) (использующие встроенный зарядное устройство для преобразования энергии) и зарядные станции постоянного тока (DC) (непосредственно подающие энергию на аккумулятор);

• По методу установки: напольные и настенные, выбираемые в зависимости от условий места установки;

• По конструкции оборудования: раздельные и интегрированные, влияющие на сложность установки и обслуживания;

• По уровню точности: класс 1 и класс 2, определяющие точность измерения энергии. Эти классификации формируют “базовые знания”, которые я должен овладеть перед каждым тестом.

Зарядные станции переменного тока действуют как “посредники”, подающие переменный ток на встроенное зарядное устройство: однофазные станции подходят для малых автомобилей, обычно требуя 3-8 часов для полной зарядки; трехфазные станции обеспечивают быструю зарядку для средних и больших автобусов, достигая 80% заряда за полчаса. За годы тестирования я пришел к выводу, что тестирование зарядных станций должно быть “комплексным” — параметры, такие как выходное напряжение, ток и частота, напрямую отражают способности управления, сбора данных и обработки. Более того, безопасность зарядных станций “дело жизни и смерти”; любая неисправность может сделать электромобиль неработоспособным.

Однако, текущие методы тестирования имеют ограничения. Метод экологического тестирования, использующий физические аккумуляторы, не может имитировать реальные условия зарядки, что приводит к большим ошибкам и низкой эффективности. Это заставляет нас, тестировщиков на передовой, двигаться в ногу с исследованиями и разработками новых энергетических автомобилей, улучшая стандарты тестирования, чтобы действительно продвигать отрасль.

2. Методы полевого тестирования зарядных станций для электромобилей: практические наблюдения с передовой
2.1 Конфигурация полевой тестовой платформы
2.1.1 Аппаратная платформа

Автоматическая тестовая платформа, которую мы используем, должна быть совместима с тестированием AC-станций и поддерживать взаимодействие. Например, при тестировании трехфазной 63A-станции, источник питания переменного тока установлен на 60 кВА, выдавая 0VAC-300VAC, чтобы минимизировать гармонический ток и избежать помех сети. Однофазная независимая нагрузка, при которой каждая фаза работает отдельно, имитирует условия нагрузки нелинейных зарядных модулей и зарядных устройств, создавая ударную силу, вдвое превышающую номинальный ток. Эти параметры настроены на основе “боевых” наблюдений, полученных из множества тестов.

Зарядные станции зависят от источников питания переменного тока и должны имитировать “нарушения” в виде гармоник и провалов напряжения в сети, обеспечивая соответствие данных станции национальным стандартам в экстремальных условиях. Чистые резистивные нагрузки программируются для однофазного управления, удовлетворяя требованиям тестирования как для однофазных, так и для трехфазных станций.

Использование интерфейса тестирования AC-зарядки для имитации заземления и логики переключения, в сочетании с источниками питания и нагрузками, позволяет понять совместимость между станцией и электромобилем, проверяя эффективность защитных действий. Высокоточные ваттметры собирают данные о напряжении и токе; 6,5-разрядный цифровой мультиметр установлен в карте сбора данных с 20 каналами для одновременного измерения. Устройства управления сигналами работают с осциллографами для захвата сигналов переключения, а последовательные серверы подключаются к промышленным компьютерам для обмена данными в реальном времени и составления отчетов. Этот аппаратный набор является “основой” точности тестирования.

2.1.2 Тестовое программное обеспечение

Программное обеспечение должно быть открытым, интегрируя различные тестовые данные для централизованного управления устройствами, программами и отчетами, обеспечивая при этом безопасность данных. Программное обеспечение, которое я обычно использую, имеет вторичный интерфейс программирования, облегчающий тестировщикам на передовой корректировку программ и обработку данных.

Человеко-машинный интерфейс (HMI) высокофункционален: обнаружение параметров, динамическое отображение, управление операциями и генерация отчетов, с возможностью онлайн-настройки интерфейсов. Модуль клиента общается через интерфейсы данных и команды управления; модуль команд управления принимает, выполняет и проверяет команды, единообразно управляя интерфейсами устройств. Если изменяется аппаратное обеспечение, конфигурации обновляются, упрощая обновления. Модуль данных отвечает за сбор, хранение и обработку данных, отделяя проверку параметров и результатов, и определяя конфигурации аппаратного обеспечения.

Я хорошо знаком с процессом работы программного обеспечения: вход, выбор тестовых пунктов, корректировка команд программы в реальном времени и отправка инструкций в панель управления. После выполнения проекта можно просмотреть редактирование команд слева и переменные/отчеты справа. Онлайн-мониторинг позволяет настраивать осциллографы и анализаторы мощности; начать тестирование, собрать данные и сохранить в папку. Этот упрощенный процесс значительно повышает эффективность тестирования.

2.2 Тестовые пункты: ключевые контрольные точки для тестирования на передовой
2.2.1 Проверка внешнего вида и конструкции

При каждом тестировании мой первый шаг — проверка корпуса и шильдика зарядной станции. Шильдик должен быть четким и полным, с надлежащими мерами безопасности, без ржавчины или пыли. “Скрытые аспекты”, такие как источник питания, рабочая среда, защита от поражения электрическим током и электрический зазор, должны строго соответствовать стандартам. Корпус должен быть чистым, без трещин и заусенцев, с аккуратно расположенными проводами. Обязательна кнопка аварийной остановки, позволяющая немедленно отключить питание в случае неисправностей. Корпус должен быть долговечным, устойчивым к коррозии и высоким температурам, а его внутренние компоненты должны быть защищены от воды и ржавчины. Пренебрежение любыми из этих деталей может создать потенциальные опасности.

2.2.2 Проверка индикаторов и дисплеев

Хотя индикаторы и дисплеи малы, они крайне важны! Проверьте их состояние во время зарядки, при неисправностях и в процессе работы: индикаторы должны загораться или мигать во время работы, оставаться стабильно горящими при нормальном включении, оставаться горящими (индикатор работы) с выключенным индикатором зарядки во время зарядки, и показывать стабильный индикатор работы с мигающим индикатором неисправности при перенапряжении/перетоке. Они также должны отображать информацию о батарее в реальном времени, длительность зарядки, напряжение и ток, с предупреждениями о неисправностях и ручными записями. Неполадки в этих функциях оставляют водителей без возможности оценить состояние станции.

2.2.3 Функциональное тестирование

При автоматическом или ручном тестировании необходимо использовать данные BMS для корректировки параметров зарядки, обеспечивая качество зарядки. Перед ручной операцией устанавливаются параметры, устанавливаются устройства, и контролируется выходное напряжение и ток в реальном времени. Если напряжение превышает пределы при постоянном токе, переключитесь на постоянное напряжение; если ток превышает пределы при постоянном напряжении, ограничьте ток; при аномальном напряжении переменного тока немедленно выключите. Эти логики являются “жесткими правилами” для обеспечения безопасности зарядки.

2.2.4 Тестирование функций измерения

Измерение — это “сердце” зарядных станций, включающее тесты на ошибку работы, индикацию, оплату и часы. Когда нагрузочный ток находится между максимальным и минимальным, для класса 1 станций ошибка должна быть ≤±1%, для класса 2 ≤±2%; суммы оплаты должны соответствовать цене за единицу и потреблению энергии; ошибка часов не должна превышать 5 секунд при первом тесте, с продолжительностью тестирования 3 минуты. Эти требования к точности напрямую влияют на затраты пользователей и опыт зарядки.

3. Примеры применения полевого тестирования зарядных станций для электромобилей: записи с передовой
3.1 Тестирование реальной станции и нагрузки
3.1.1 Объект тестирования

Для проверки методов тестирования я выбрал DC-станцию на зарядной станции, сосредоточившись на ее нагрузочных характеристиках — полевое тестирование требует “реального подтверждения” для настоящего понимания производительности.

3.1.2 Выводы тестирования

На примере станции №1 тесты показали:

• Когда выходное напряжение отклонялось, постоянный ток был 60А;

• Когда выходной ток отклонялся, постоянное напряжение было 400В;

• График напряжения-времени соответствовал требованиям схемы управления.

Этот тест объединил измерения со стороны AC и DC, позволяя зарядному устройству работать под нагрузкой, поддерживая стабильность постоянного напряжения. При входном напряжении 500В оптимизировался нагрузочный ток, и мощность измерялась в реальном времени — этот комплексный подход всесторонне оценил производительность станции.

3.2 Проблемы и улучшения тестирования: вызовы и решения на передовой

• Проблемы с оборудованием: тестовые устройства могут отображать сообщения о связи, но не могут генерировать стандартизированные отчеты о согласованности протоколов, снижая эффективность; трудности в достижении постоянного напряжения/тока; низкая степень интеграции и портативности, с громоздкими резистивными нагрузками.

Решение: Моя команда и я добавили отчеты о согласованности протоколов в устройства, внедрили режимы постоянного напряжения/тока и продвигали интеграцию устройств — тестировщики на передовой должны активно решать эти “узкие места”.

• Проблемы с обновлением протоколов: некоторые станции обновляют протоколы связи до международных стандартов, делая тестирование по старым стандартам неточным. Тестовые платформы должны поддерживать как старые, так и новые стандарты — мы должны следовать за обновлениями отрасли.

• Недостаточное содержание тестирования: беспроводные помехи во время человеко-машинного/сетевого взаимодействия нарушают соединение EV-сети APP; ручные перезапуски решают неисправности станций, требуя анализа неисправностей основного продукта.

Решение: Тестовые платформы должны включать эти сценарии, оценивая стабильность беспроводной связи и самовосстановление после неисправностей — проблемы на передовой должны быть выявлены и решены в процессе тестирования.

4. Заключение: стремления тестировщика на передовой для отрасли

Электромобили зависят от зарядных станций для “энергии”. Чтобы обеспечить надежность и долговечность зарядных станций, необходимы эффективные системы надзора и инспекции. Как тестировщики на передовой, мы ежедневно работаем с зарядными станциями, надеясь выявить проблемы производительности и безопасности через реальное тестирование и внедрить практические решения, обеспечивая процветание индустрии новых энергетических автомобилей. Прогресс отрасли зависит от твердой работы, и мы, тестировщики, должны “удерживать линию” в этом критическом звене.