自研「4 in 2」測試系統 致茂讓設備既是負載又能當電源

2022-11-04
作者 蔡銘仁,EE Times Taiwan

業界節能減碳需求迫切,致茂持續扮演最佳助手,打造全方位測試系統解決方案,日前台北國際電子產業科技展 (TAITRONICS),展出對準電動車、儲能應用的新能源測試解決方案,盼助力產業加速綠色轉型。

電動車帶來汽車產業的大轉型,並激起業界對電力管理及分配等機制的重新思考;未來當再生能源比例不斷提升,以一輛輛電動車搭配儲能電池輔以電源管理機制,就可望成為穩定電網的重要幫手。因此在全球景氣一片低迷、電子產業陷入一片愁雲慘霧之際,電動車、儲能等市場,依舊維持向上成長的態勢。

電動車及儲能測試系統方案,為致茂近年的發展重點,本次參展TAITRONICS更首度展出「4 in 2」的方案。62000D系列和61800系列兩台設備,整合雙向電源、直流回饋負載、電網模擬器、交流回饋負載等四台設備的功能,適用於雙向車載充電器、光電/儲能逆變器及直流充電樁等電力轉換裝置測試,以實現節省體積空間、節能減碳的目的,產品於今年9月開始出貨。

在電動車測試領域,致茂提供電池芯、電池模組、電池包、電池管理系統(BMS)、車載充電器、直流變換器、充電樁、無線充電器與電氣安規等全面性的電動車測試解決方案。比如,他們的充電裝相容性自動化測試方案,以Chroma 8000ATS為基礎的模組化架構,利用交/直流電源、交/直流負載,搭配電動車模擬器及資料收集器,以及符合多種國際充電規範,滿足大功率測試的可靠度與安全性。

不像以前手機、電腦、家電等應用電功率最高來到幾千瓦(kW),電動車跟儲能動輒就上百kW;如何實現更大功率的測試,同時提高能量密度以縮小體積,為設備廠帶來挑戰。業界人士指出,一般來說功率密度越大,要處理能量轉換、散熱等問題所使用的元件較大,相對設備體積也就更大,在在成為設備設計上的難題。

為此,致茂多年前即展開多方布局,他們自2014年起就導入碳化矽(SiC)等寬能隙半導體做電路設計,配合長期對散熱機制等技術的累積,找出電路最佳化配置,取得設備體積和測試功率間的平衡,並朝著「一機多用途」的方向全力做整合。此外,藉由雙向電源的設計,做到能源可回收,也是致茂設備一大特色;在節能減碳趨勢下,該技術也格外獲關注。

致茂可程控雙向直流電源6200D系列產品。(攝影:蔡銘仁)

舉例來說,致茂6200D系列即為雙向拓樸電源架構設計,提供兩象限的正電流、正電壓,以及正電壓、負電流的操作範圍,可做直流電源輸出,亦可當作直流負載拉載電流操作,可將吸收的能量回饋至電網,據致茂統計轉換效率可達93%。

對於電能回收的概念,致茂量測儀器事業部副總周晏加解釋,過往電池放電會產生熱而有能量耗損,致茂藉由雙向電源的設計,讓能量得以回到電網重新被利用,因為要能當負載也能當電源,線路設計要做不同的考量,內部電源控制技術也跟負載控制技術不同,能同時實現這些特性的公司並不多,致茂從電路設計到製造都是自主研發,能把交流及直流都做出來並整合為一套測試系統,目前僅致茂可做到。

談及做雙向設計的想法,周晏加指出,現在待測物越來越大、功率越來越高,以前功率小產生熱損耗,客戶未必有感覺,現在上百kW熱損耗若無法回收就顯得浪費,對客戶來說,做能量回收不僅有助耗電降低,對廠房溫度控制也有幫助,少用空調也是另類的省電。

致茂充電樁測試設備上提供不同標準的測試接口。(攝影:蔡銘仁)

此外,致茂也將未來的測試法規標準整合進設備,比如充電樁測試方案,現場能看到其機台上提供各種不同規格的充電頭,以因應不同國家、不同品牌電動車的測試規範,加速產品上市時間。周晏加表示,研發人員常花數天在測試跟寫報告,有這樣的測試系統把標準放進去,ISO、IEEE、SAE等法規、要怎麼測試,致茂都幫客戶想好,依循軟體平台的測試方法或方針,就可以相對容易通過相關驗證跟認證。

致茂:對使用者而言不只買儀器,而是買測試方案

「把標準讀懂並轉化為測試方式,就是致茂的強項。」周晏加所謂的強項,是集結電力電子、韌體、數位、FPGA、軟體等領域人才所集結600多名研發團隊的實力展現,「學硬體不一定懂軟體,軟體不一定懂測試系統,測試系統不見得懂報表製作,我們組成這樣的團隊,才能把這樣的產品做出來。」

周晏加進一步指出,致茂在電源測試一開始就是做測試系統,以貼近客戶需求使用的測試系統發想,完成單機功能及系統整合,最初就有軟體平台測試,再基於這樣的平台把硬體功能加上去,現在更具彈性跟效率,功能也越來越強大。

電動車、儲能等因新能源趨勢打開的相關市場,仍在持續擴大,研調單位TrendForce預期到2025年全球電動車新車銷量將達3,820萬輛,佔全球汽車銷售約40%;儲能更因再生能源利用率拉升,去年(2021)新增裝機規模為29.6WGh,至2025年全球儲能新增裝機量預估約可達362GWh。

致茂技術亦將與時俱進,周晏加表示,因應人們對充電速度的需求,電動車功率越來越大,致茂未來測試儀器也會往更高功率密度、體積更小且可做能源回收的方向發展;儲能方面,儲能系統近期看到客戶推出近1,000V的產品,趨勢可能會到1,500V,致茂把測試儀器可測電壓慢慢往上提高,本次展出的17040E能源回收式電池測試系統,已可拉高到1700V、最大功率1,200kW。

特別的是,致茂設備內部針對低壓及高壓需求,也有不同的切換設計,讓設備的用途可以更廣。周晏加解釋,這是他們所謂「雙Range」的設計,面對現在大多為低壓使用,內部迴路就以並聯使用,未來若需要高壓的測試,改為兩迴路串聯即可使用,客戶也都偏好產品能有這樣的設計,未來並會更努力建構符合各種不同測試標準的系統,協助客戶做更有效率的測試。

活動簡介

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