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EVSE 테스팅의 중요성

전기차 공급 장비(EVSE), 더 일반적인 이름인 충전소는 내연기관에서 전기차로의 전환에 매우 중요한 구성요소입니다. 충전소의 이용 가능성(운용시간 및 안정성)과 충전 가능 속도는 EV 도입의 중요한 요소입니다.

또한 EVSE는 IEC 61851 및 SAE J1772 등의 주요 표준을 준수해야 합니다.

디바이스, 모듈 및 시스템 수준에서 엔지니어들은 더 높은 충전 전압을 사용해 충전 시간을 줄이는 동시에 안전성을 높이고 안전을 유지하기 위해 노력하고 있습니다. 스마트하고 유연한 테스트 솔루션이 설계자가 빠르게 문제를 해결하고 설계를 검증할 수 있게 해 줍니다.

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EVSE 테스트 장비 및 기술

A block diagram of a DC fast charging station for electric vehicles​

DC 고속 충전소 블록도

EVSE 시스템 - 시스템 구성 요소

최신 DC 고속 충전기는 전력망의 3상 AC를 고전압 DC로 변환합니다. 시스템의 구성 요소는 다음과 같습니다.

  • 역률 교정 및 AC/DC 컨버터
  • DC/DC 컨버터
  • 제어 시스템 및 전력 관리
  • 사용자 인터페이스
  • LAN/이동 통신
  • 고전압 충정 및 통신 차량 포트

이러한 구성요소에 적합한 테스트가 필요합니다. 아래의 솔루션을 탐색하여 더 알아보세요.

역률 보정(PFC) 및 AC/DC 변환 테스팅

공공 전력 시설에 연결하도록 설계된 충전기는 지역 송전망에 미치는 영향을 제한해야 합니다. 그렇지 않으면 운영자에게 높은 에너지 사용료나 벌금이 부과됩니다. 대부분의 전력 시설은 90~95% 미만의 역률에 대해 요금을 부과하며 많은 곳에서 고주파 표준을 준수할 것을 요구합니다.

DC 고속 충전 장비의 입력 단계는 3상 AC를 DC로 변환해야 할 뿐만 아니라 고역률 및 저고조파 왜곡을 보장하는 동시에 높은 효율성과 안정성을 유지해야 합니다.

고급 전력 분석 소프트웨어가 포함된 오실로스코프 기반 시스템은 다음을 포함하여 정확하고 반복적인 측정을 쉽게 만들어 줍니다.

A block diagram of a DC fast charging station for electric vehicles​

충전기 전면의 역률 보정 기능은 스위칭을 사용하여 전압과 전류를 정렬해 단일 역률을 만듭니다. 또한 전류 드로우를 평활화하여 전력 시설의 고조파 부하를 줄입니다.

Oscilloscope display showing voltage, current and power loss in a MOSFET

세밀한 스위칭 손실 측정은 전력 변환 회로 내의 FET 및 IGBT 손실을 정량화합니다. ​​

DC/DC 변환기 및 게이트 드라이버 분석

고전력 DC/DC 컨버터는 PFC 블록과 차량 충전 포트의 전압 조정 사이에 절연을 제공합니다. 고주파 변압기는 종종 절연과 에너지 저장에 사용됩니다. 새로운 설계에서는 고속 SiC MOSFET을 사용해 효율성과 전력 밀도를 높일 수 있습니다.

SiC MOSFETS의 빠른 전환 속도 및 전압 수준은 높은 대역폭과 공통 모드 전압으로 인해 문제를 야기합니다. 광학 절연 프로브와 분석 소프트웨어를 갖춘 오실로스코프, 광학 절연 프로브와 분석 소프트웨어를 갖춘 오실로스코프를 포함하는 EVSE 테스트 장비 솔루션은 높은 슬루율, 높은 공통 모드 전압 신호에서도 정확한 측정이 가능합니다. 그 종류는 다음과 같습니다.

제어 시스템 및 전력 관리 분석

내장 컨트롤러는 충전 프로세스의 두뇌 역할을 담당합니다. 충전하는 동안 내장 컨트롤러는 차량과의 통신을 처리하고 전력 흐름을 조절하며 안전 상태를 모니터링합니다. 또한 사용자 인터페이스 및 디지털 네트워크와 통신합니다.

이러한 하위 시스템에는 일반적으로 프로세서나 FPGA, 클록, 파워 레일, 메모리 시스템 및 통신 IC가 포함되며 종종 낮은 진폭의 GHz 신호에서 작동합니다. 이러한 시스템은 열악한 물리적, 전기적 환경에서 작동하기 때문에 높은 노이즈 면역성과 전원 무결성이 필요합니다.

이러한 시스템의 검증 및 디버깅을 위한 주요 측정 항목은 다음과 같습니다.

Oscilloscope waveforms showing noise on power rails​

리플 측정은 파워 레일의 노이즈를 정량화합니다.

A Tesla (NACS) electric vehicle charging plug showing power connections, communications and protective earth.

EV 인터페이스에서는 전원 및 보호 접지를 위해 2개 이상의 대형 핀을 사용합니다. 통신에는 더 작은 핀이 사용되며 제어 파일럿(CP), 근접 파일럿(PP) 또는 컨트롤러 영역 네트워크(CAN)가 포함될 수 있습니다.​

차량 인터페이스 측정 및 디버깅

충전소와 차량 배터리 관리 시스템 간의 안정적인 통신은 충전 프로세스를 관리하고 안전을 유지하는 데 매주 중요합니다.

IEC61851을 준수하는 충전기에는 제어 파일럿(CP) 신호가 통합되어 있습니다. CP 신호의 듀티 사이클은 이용할 수 있는 최대 전류를 EVSE에서 EV로 전송합니다. 이 신호는 오실로스코프를 사용해 확인할 수 있습니다. 충전하는 동안 전력선 통신(PLC)도 통신을 위해 이 전력선에 중첩될 수 있습니다. 일부 인터페이스는 EVSE 및 EV 간 통신을 위해 CAN으로 전송되는 직렬 데이터에 의존합니다.

두 경우 모두에서 오실로스코프는 시스템 전체의 신호 품질을 확인하고, 감쇠, 노이즈 및 올바르지 않은 종단을 찾는 데 매우 유용합니다. 대부분의 Tektronix 오실로스코프에는 CAN 버스 디코딩 및 트리거링 기능이 갖춰져 있어 다른 시스템 수준의 활동과 동기화된 트랜잭션을 표시할 수 있습니다.

충전 인터페이스는 데이터 통신을 수행하는 외에도 전류와 전압을 지정한 한도 내로 유지해야 합니다. 예를 들어 충전기는 전력선 전압 과도 현상, 서지 현상 및 강하 현상이 차량으로 공급되는 DC 출력에 미치는 영향을 지정된 수준 및 기간으로 제한해야 합니다.

EVSE 검증 및 디버깅을 위한 주요 측정 항목은 다음과 같습니다.

  • 통신 신호 무결성/노이즈
  • DP 신호의 듀티 사이클
  • 시스템 타이밍
  • DC 출력의 노이즈
  • 출력 조절

사용자 인터페이스 및 네트워크 통신 분석

사용자 인터페이스 디바이스는 종종 RS-232, SPI 또는 USB와 같은 표준 직렬 버스를 통해 제어 시스템에 연결됩니다. 네트워크 통신은 충전소 운영자와 사용자 모두에게 중요한 정보를 제공합니다. 오실로스코프와 활성 프로브는 사용자 인터페이스 연결, LAN 및 무선 통신에 대한 신호 및 타이밍 평가에 잘 맞습니다. Tektronix 오실로스코프는 RS-232에서 무선 NFC까지 25개 시리얼 버스에서 디코딩을 지원합니다.

주요 측정 기능은 다음과 같습니다.

완전한 벤치 셋업 보기
CAN serial bus decoded on an oscilloscope display​

CAN 버스 디코딩은 충전소와 전기차 사이의 통신을 표시하기 위해 사용될 수 있습니다.​​

EVSE 테스트 레퍼런스 솔루션

이 시작 구성은 사용자의 요구 사항에 맞게 조정할 수 있습니다.

장비/프로브/옵션 수량 설명
EA 10000 Series 1 Bidirectional DC power supply and battery simulator
MSO56B 1 6개의 입력 채널을 갖는 5 시리즈 B MSO
옵션 5-BW-500 1 500 MHz 대역폭
옵션 5-SRAUTO 1 CAN, CAN-FD, LIN, FlexRay 버스 디코딩 및 트리거링
옵션 5-PWR 1 파워 측정 및 분석
옵션 5-SV-RFVT 1 EMI/EMC 문제 해결을 위한 스펙트럼 뷰 RF 대 시간 트레이스 및 트리거
TCP0030A 2 전류 프로브 2개
TMDP0200 또는 THDP0200 2 고전압 디퍼런셜 프로브 2개
TLP58 1 프로토콜 및 혼합 신호 분석을 위한 8채널 로직 프로브
TPP0500B 1 전압용 패시브 전압 프로브 6개(오실로스코프에 포함)
Keithley DMM6500 1 정밀 측정용 6.5 디지트 멀티미터

자주 묻는 질문

EV와 EVSE 시스템 간 통신 테스트가 중요한 이유는 무엇입니까?​

  • 향상된 사용자 경험: 효과적인 통신 테스트가 전기차(EV)와 충전소의 원활한 상호작용을 보장하여 EV 소유자에게 원활하고 번거로움 없는 충전 경험을 선사합니다. 이는 충전 인프라에 대한 사용자 만족도와 신뢰에 매우 중요합니다.
  • 안전성 및 신뢰성: 통신 테스트는 충전 시스템에 내재된 잠재적인 안전 문제와 취약점을 감지하고 해결하는 데 도움이 됩니다. 위험을 식별하고 완화함으로써 EV 충전의 전반적인 안전성과 신뢰성에 기여합니다.
  • 상호 운용성: 상호 운용성 테스트는 다양한 EV 모델과 충전소의 효과적인 통신을 보장합니다. 이는 사용자가 다양한 충전 옵션 중 하나를 선택할 수 있는 개방적이고 접근성이 뛰어난 EV 충전 생태계를 조성하는 데 있어 매우 중요한 요소입니다.
  • 표준 규정 준수: 많은 국가와 지역에서 EV 충전의 통신 프로토콜에 대해 특정한 표준을 보유하고 있습니다. 충전 시스템은 테스트를 통해 이러한 표준을 준수함으로써 규제 요건을 충족할 수 있습니다.

전력 컨버터를 검증하기 위해 수행해야 할 일반 테스트에는 어떤 것이 있습니까?​

  • 효율성 테스트: 전력 컨버터와 PV 인버터는 전기 에너지를 얼마나 효과적으로 변환하는지를 평가하는 효율성 테스트를 거칩니다. 에너지 낭비를 줄이고 최적의 시스템 성능을 보장하기 위해서는 높은 효율성이 필수적입니다.
  • 안전 점검: 안전 테스트는 전력 블록에 과열, 단락 또는 전기적 결함 등의 잠재적인 위험이 있는지 평가합니다. 이러한 구성 요소의 안전성을 보장하는 것은 사고와 시스템 결함을 방지하는 데 매우 중요합니다.
  • 성능 검증: 성능 테스트는 부하 변동 및 환경적 요인을 포함하여 다양한 조건에서 전력 블록의 작동 능력을 평가합니다. 이는 믿을 수 있고 일관성 있는 성능을 보장하는 데 도움이 됩니다.
  • 전자파 적합성(EMC) 테스트: EMC 테스트는 전력 블록이 전자파 간섭을 방출하고 외부 간섭에 영향을 받지 않는지 확인합니다. 다른 전자 기기가 있어도 문제없이 작동하려면 EMC 표준을 준수하는 것이 매우 중요합니다.
  • 온도 프로파일링: 온도를 모니터링하는 것은 구성 요소의 손상으로 이어질 수 있는 과열을 방지하는 데 필수적입니다. 온도 프로파일링은 잠재적인 열 문제를 식별하고 안전한 작동을 유지하는 데 도움이 됩니다.

EVSE 테스트 장비는 어떤 용도로 사용되나요?

  • 적합성 검증: EVSE 테스트 장비는 전기 자동차 전원 공급 장비(EVSE, Electric Vehicle Supply Equipment)가 국제 충전 표준에 적합한지 엄격하게 검증하는 데 사용됩니다. 여기에는 전력망 상호작용, 커뮤니케이션 프로토콜, 전압 수준 및 전류 수준에 대한 평가 뿐만 아니라 안전 표준에 대한 규정 준수 여부를 평가하는 것까지 포함됩니다.
  • 상호 운용성 평가: 본 테스트 장비는 다양한 EV 모델과 충전소 간의 호환성을 평가하는 데도 사용됩니다. 상호 운용성 테스트는 모든 사용자의 원활한 통신과 안정적인 충전 경험을 보장하는 데 매우 중요합니다.
  • 안전 보증: 안전 테스트는 사용자와 장비를 충격이나 손상으로부터 보호하는 시스템을 시험하기 위해 수행되며, 이는 절연, 접지 및 RCD나 GFCI와 같은 접지 고장 차단기를 포함합니다.
  • 성능 최적화: EVSE 테스트 장비는 충전소 성능 최적화를 도와줍니다. 엔지니어는 이러한 도구를 활용하여 효율성을 높이고 충전 시간을 줄이는 동시에 안전성과 안정성을 보장합니다.

연구 개발 분야에서 EVSE 테스트 장비는 어떻게 사용되나요?

EVSE 설계 프로세스 과정에서 엔지니어는 테스트 장비를 사용해 하 시스템과 전체 시스템을 불러와 다음과 같이 검증합니다.

  1. 다양한 충전 시나리오 시뮬레이션: 엔지니어는 EVSE 테스트 장비를 사용해 여러 차량 유형과 충전 조건을 모방하여 다양한 충전 시나리오를 시뮬레이션합니다.
  2. 통신 모니터링: EVSE와 시뮬레이션한 차량 간의 통신을 모니터링하여 신호 무결성이나 타이밍에 이상이 없는지 확인합니다.
  3. 전력 출력 측정: 또한 엔지니어는 다양한 부하 조건 하의 전력 출력을 측정하여 EVSE가 필요한 전력을 안전하고 효율적으로 공급할 수 있는지 확인합니다.
  4. 디버깅 및 검증: 설계자는 설계 과정에서 테스트 장비를 사용하여 프로토타입을 불러와 새로운 제품의 성능을 검증합니다.
  5. 안정성 검증: 마지막으로 엔지니어는 충전소가 다양한 환경 조건 하에서 다양한 종류의 전기 자동차에 안정적으로 서비스를 제공할 수 있는지 검증합니다.

파워 일렉트로닉스와 EV 시스템 분야에서 일반적인 측정에는 어떤 것이 있습니까?​

  • 전압 측정: 전압 측정은 파워 일렉트로닉스와 EV 시스템 내에서 전기 전위를 평가하는 데 필수적입니다. 전기 회로의 동작에 대한 통찰력을 제공하고 안전한 전압 한도 내에서 작동하도록 보장합니다.
  • 전류 측정: 전류 측정은 파워 일렉트로닉스와 EV 시스템 내의 전기 충전 흐름을 측정합니다. 정확한 전류 측정은 전력 소모를 모니터링하고 전기 구성 요소의 안전을 보장하는 데 매우 중요합니다.
  • 온도 모니터링: 온도 모니터링은 과열을 방지하고 파워 일렉트로닉스와 EV의 배터리 시스템의 수명을 보장하는 데 필수적입니다. 안전과 효율적인 작동을 유지하도록 도와줍니다.
  • 역률(PF) 분석: 역률 측정은 파워 일렉트로닉스 내 전력 변환의 효율성을 평가합니다. 역률이 높다는 것은 에너지를 효율적으로 사용한다는 것으로, 낭비와 에너지 비용을 줄여 줍니다.
  • 고조파 분석: 고조파는 시스템 성능에 영향을 미칠 수 있는 전자 파형의 원치 않은 왜곡입니다. 고조파 분석은 이러한 왜곡을 식별 및 완화하여 전력 품질을 유지하는 데 도움이 됩니다.
  • 효율성 측정: 효율성 측정은 파워 일렉트로닉스 및 EV 시스템 내에서 전력이 얼마나 효율적으로 변환되고 활용되었는지를 평가합니다. 에너지 낭비를 줄이고 비용 효율적으로 운영하려면 높은 효율성이 필수적입니다.
  • 전압 리플: 전압 리플 또는 전압 변동은 민감한 전자 제품의 작동에 영향을 미칠 수 있습니다. 안정적이고 믿을 수 있는 시스템 성능을 위해서는 리플을 모니터링하고 최소화하는 것이 중요합니다.
  • 충전 상태(SoC) 측정: SoC 측정은 특히 EV의 배터리 관리와 깊은 관련이 있습니다. 배터리에서 사용할 수 있는 에너지를 판단하여 정확한 주행 거리를 예측하고 과방전을 예방할 수 있게 해 줍니다.
  • DC 버스 전압 측정: DC 버스 전압을 모니터링하면 시스템 안정성을 보장하고 인버터와 전력 컨버터 등의 핵심 구성 요소를 보호할 수 있습니다. 안전하고 믿을 수 있는 작동에 매우 중요합니다.
  • 에너지 소비 모니터링: 에너지 소비를 측정하면 에너지가 얼마나 효율적으로 사용되는지에 대한 통찰력을 얻을 수 있어 EV와 파워 일렉트로닉스 애플리케이션의 최적화와 비용 절감을 가능하게 해 줍니다. 효율적으로 전력 사용을 관리하고 개선할 영역을 알아내는 데 도움이 됩니다.
  • 절연 테스트: 절연 테스트는 전기 안전을 보장하고 전기적 위험을 방지하는 데 도움을 줍니다. 회로와 구성 요소가 적절하게 절연되어 있고 잠재적인 결함이 없는지 확인하여 안전한 작동을 보장합니다.

텍트로닉스 EVSE 테스트 장비 알아보기

Serie 2 MDO Mixed-Domain-Oszilloskop

2 시리즈 MSO 휴대용 혼합 신호 오실로스코프

가장 컴팩트한 휴대용 오실로스코프를 선택하면 성능 저하 없이 벤치 공간을 더 확보할 수 있습니다. 무게 1.8kg, 두께 38mm 미만의 2 시리즈 MSO는 태블릿과 같은 느낌을 주면서도 실시간 터치스크린 오실로스코프의 모든 기능을 제공합니다. 벤치탑, 강의실, 현장 등 측정이 필요한 모든 곳에서 사용할 수 있습니다.  
3 Series MDO Mixed Domain oscilloscope

3 시리즈 MDO 혼합 도메인 오실로스코프

IoT용 베이스밴드 설계를 테스트하든, 단순 EMI 스니핑을 테스트하든 상관없이 벤치에서 즉시 사용 가능한 3 시리즈 MDO를 갖추고 있어야 합니다. 소프트웨어 처리 FFT '스펙트럼 분석' 기능을 제공하는 다른 오실로스코프와 달리, 진정한 고유 하드웨어 스펙트럼 분석기를 갖춘 3 시리즈에는 고급 RF 테스트 성능과 보장된 RF 사양이 내장되어 있습니다.

  • 1GHz 또는 3GHz 내장 스펙트럼 분석기 옵션
  • 오실로스코프에 있는 업계 유일의 진정한 통합 스펙트럼 분석기 하드웨어
  • 최대 3GHz의 매우 폭넓은 캡처 대역폭
4 Series MSO Mixed Signal oscilloscope

4 시리즈 B MSO 혼합 신호 오실로스코프

4 시리즈 B MSO는 최대 대역폭 1.5GHz, HD 터치 디스플레이, 시리얼 디코딩, 디지털 입력, 주파수 및 전력 분석 기능을 갖춘 혼합 신호 오실로스코프입니다.

5 series B MSO - MSO58B

5 시리즈 B MSO 혼합 신호 오실로스코프

5 Series MSO is a mixed signal oscilloscope with a high definition display with a touchscreen, up to 8 inputs, 12-bit analog-to-digital converters and bandwidth up to 2 GHz.

6 Series B MSO Mixed Signal oscilloscope

6 시리즈 B MSO <br /><br />혼합 신호 오실로스코프

1GHz부터 최대 10GHz까지 업그레이드 가능한 대역폭으로 고속 설계의 문제를 해결하고 유효성을 검증할 수 있습니다.

Keithley 6500 series

Keithley 고저항/저전류 전위계 시리즈 6500, 6430

감도가 뛰어난 텍트로닉스의 전류 및 충전 측정 장비

Keithley DMM7510: Đồng Hồ Vạn Năng Lấy Mẫu Đồ Họa 7.5 Chữ Số

Keithley DMM7510: 7½ Digits 그래픽 샘플링 멀티미터

  • 0.0014% DCV 정확도(1년)
  • 1,000,000판독값/초 디지타이저
  • 터치스크린 디스플레이
2470 SMU front image for product series

키슬리 2400 그래픽 터치스크린 시리즈 SMU

  • 나노 구조 소재 연구
  • 전력 반도체 GaN, SiC
  • 바이오센서 개발
  • 반도체 장치 설계
  • 자동차 센서 설계

EA 10000 series DC Power Supplies

  • Power (wattage)
  • Max Voltage and current
  • Autoranging for max power across a range of voltages
  • Constant V/I/P/R modes
  • Built-in function generator