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Electric Vehicle Market Drivers and Testing Requirements

Electric Vehicle Test Requirements

EV Batteries & Powertrains Increase in Power Levels

As the electric vehicle (EV) industry continues to accelerate, automotive engineers must address new testing challenges for designing higher performance batteries, electric powertrain systems, power electronic components and DC fast chargers. Power levels are increasing across e-mobility markets such as passenger electric vehicles, heavy duty electric trucks, and electric fleets. These market trends require test solutions that can test today’s technologies and tomorrow’s innovations.

Power and voltage levels are transitioning from a traditional 300/400VDC level toward 800/1000VDC. Higher voltages permit faster charging and increase power transfer while reducing vehicle weight. For example, in 2019 most available BEVs were similar to Tesla?s Model 3 and GM?s Chevy Bolt, with a nominal voltage of ~350VDC, whereas Porsche announced the Taycan architecture utilizing a higher 800VDC battery system. This higher voltage allows nearly three times (3x) the additional power to be transferred for the same wire size. Porsche demonstrated this with an IONITY system charging at 350kW, which is nearly 3x the 120kW available through other ?fast? supercharging networks.

It is expected that both 800V and 350V vehicles will charge at an electric-only refueling station the same way gasoline and diesel cars do today. Engineers should keep this dual-voltage reality in mind when specifying the power requirements because many of the high-power test systems are only designed for a single range. Selecting a system that can provide both traditional and high-voltage levels ensures that the right equipment is available to meet current and future needs. It is equally important that a battery emulation system reacts with a quick voltage response to changes in current or power draw in order to accurately simulate the electrical storage system (battery).

Auto manufacturers have dramatically increased the relative capacity of the battery packs in their vehicles to reduce ?range anxiety?. For example, the 2019 Nissan Leaf has a 50% larger battery compared to older 40kW models, and Tesla?s Model S offers a 100kW battery, that is 66% larger than the original standard-sized battery. Battery capacity and battery performance are always improving, suggesting that engineers must consider flexibility and programmability in selecting a battery test or battery emulation solution.

EV Testing Requires Modular, Scalable Test Solutions

NHR Provides Modular, High Voltage Bi-Directional Power up to 2.4 MW

NHR’s ev test equipment is designed for fully independent operation and can be paralleled, increasing the maximum power and current capability to the level required. This modular expansion through paralleling ensures that you can start testing to today?s application levels, knowing that additional power is available if needed in the future. Higher-power models provide dual ranges, allowing the equipment to test and emulate today?s batteries and provide the right tool that can scale to address increases in battery voltage and power.

그만큼 9300 고전압 배터리 테스트 시스템 has a dual power range that covers both lower (up to 600 V) and higher power (up to 1200 V) applications using a single product. This modular system can be scaled up to 2.4 MW in 100 kW building blocks, offering a wide operating envelope. With NHR?s battery emulation mode, customers are able to simulate a wide range of battery power levels without having to change test equipment. Alternatively, the 9200 배터리 테스트 시스템 has a multi-channel capability with the possibility to mix and match voltage and current levels at lower power ranges. This battery cycler and battery emulator is expandable in 12kW block sizes and has voltage options from 40V to 600VDC. This series uses the same drivers, touch panel controls, and software options, making NHR your ideal solution partner for both high-power and low-power EV architectures.

Additional Resources:

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How is a Battery Emulator Different from Power Supplies and Electronic Loads?

Battery Emulator vs. Power Supplies and Loads - NH Research (NHR)

Battery Emulators VS. Power Supplies & Electronic Loads

Battery emulators are bi-directional, whereas power supplies and loads are unidirectional devices. A power supply regulates voltage and expects some amount of current to be drawn. Electronic loads regulate current and expect voltage to be provided. Being uni-directional, these devices are unable to accept or supply power in the reverse direction.

An approach engineers often take is to build their own test setup using sources and loads. This can be challenging, and time consuming, and has many of the disadvantages of the common DC bus architecture described above. Typically, DC sources have a programmed response time of 10 to 100 ms, which is far too slow for today?s EV applications such as electric powertrains. For example, using a DC load to modulate power or provide a return path for back-EMF requires complicated software development, considerable integration and test time, and does not provide an accurate simulation of the battery?s internal resistance. Additionally, the load must consume power at all times, and since it is not regenerative, all of the power is dissipated as heat waste, increasing operating costs and creating uncomfortable work conditions.

Battery emulators maintain a positive DC voltage and can immediately accept or deliver current, allowing power to flow in either direction. More advanced battery emulators, like NHR?s 9300 Battery Emulator, allow further real- world simulation of battery characteristics by modeling the battery packs series-resistance (RINT).

The RINT Model: Accurately Simulating Battery Characteristics

The Internal Resistance (RINT) model provides a simulation of the battery?s internal chemical resistance, along with additional pack resistances created by internal connections, contactors, and safety components. The RINT model can be implemented with a true bi-directional source (Vocv) and a programmable series-resistance (Rs). This model is sufficient for understanding the major characteristics of battery-based resistances and pack resistances. While the number of mathematical models has increased, these more complicated models are used to understand the electro-chemical characteristics of batteries, the nuances of  which have little impact on the overall system when compared with the total resistance of the pack.

NHR’s battery emulators feature this equivalent RINT Model providing an electronically programmable ?Battery Emulation? mode. As in a real battery, NHR?s battery emulators adjust the output voltage depending on the direction and amplitude of current flow.  This automatic adjustment of output voltage better simulates real-world battery pack characteristics especially when compared with common DC-bus and source/load simulation systems.

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Battery emulation is ideal for applications such as electric powertrain, fuel cell emulation, energy storage systems emulation, Solar PV inverter testing, DC Bus emulation, and more. For more information about key differentiators and technology considerations for battery emulation, please 연락.

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배터리 에뮬레이션을 사용하여 전기 자동차 테스트

배터리 에뮬레이션으로 전기 자동차 테스트-NH Research (NHR)

오늘날 차세대 배터리 에뮬레이션은 전기 자동차 (EV) 구성 요소 및 시스템을 테스트 할 때 경쟁 우위를 제공합니다. 배터리 에뮬레이션은 전기 파워 트레인, DC 고속 충전 및 테스트에 배터리가 필요한 기타 EV 애플리케이션을 테스트하는 데 이상적입니다.

테스트를위한 전원으로 배터리를 사용하는 것은 EV, 항공 우주 및 e- 모빌리티 시장을 포함한 운송 전기 산업에서 매우 시간과 비용이 많이 드는 문제입니다. 기존의 전기 전화 아키텍처에서 현대적인 전화 아키텍처로 전환하려면 유연하고 확장 가능한 테스트 방법이 필요합니다. 배터리로 테스트하면 프로젝트가 지연되고 안전 위험이 높아지며 엔지니어링 생산성이 저하 될 수 있습니다. 통전이 더 높은 전력 수요로 발전함에 따라 배터리 및 에너지 저장 시스템을 속도와 정확성으로 에뮬레이트하는 능력이 중요합니다. 배터리 에뮬레이션은 테스트 시간, 에너지 소비 및 운영 비용을 크게 줄일 수 있습니다.

배터리 에뮬레이션 테스트와 실제 배터리 테스트

전기 자동차를 테스트하면 3 가지 주요 이점이 있습니다. 배터리 에뮬레이션 또는 배터리 시뮬레이터 실제 배터리를 사용하지 않고 테스트합니다. 배터리 에뮬레이션은 테스트 시간을 획기적으로 줄이고 반복 가능한 테스트 결과를 제공하며보다 안전한 테스트 환경을 만듭니다. 이로 인해 준비 시간, 작업자 오류 및 배터리 온도 또는 노화로 인한 결과 변화가 없어집니다.

배터리 에뮬레이션으로 EV 테스트로 테스트 시간 단축

실제 배터리를 테스트하려면 각 단계마다 작업자를 준비해야합니다. 배터리는 먼저 충전 또는 방전 된 다음 휴식을 취한 후 마지막으로 테스트해야합니다. 에뮬레이트 배터리를 사용하면 배터리 준비 시간을 크게 줄일 수 있습니다. 에뮬레이션은 총 테스트 시간을 70% 이상 줄일 수 있습니다.

반복 가능한 테스트 결과를 제공하는 배터리 에뮬레이션

시간이 지남에 따라 배터리는 일관되지 않은 테스트 결과를 제공하고 마모되며 교체해야합니다. 배터리 수명, 내부 온도 및 사이클링은 모두 제한된 배터리 수명에 영향을주는 요인입니다. 휴식 시간 촉진을 포함한 수동 배터리 작동으로 인해 부정확 한 테스트 결과가 발생할 수 있습니다. 배터리 에뮬레이션은 실제 배터리 테스트와 달리 일관되고 반복 가능한 테스트 결과를 제공하며,이 동안 배터리 변경 및 작업자 오류로 인해 테스트 결과가 달라질 수 있습니다.

배터리 에뮬레이션으로 안전성 향상

배터리는 일반적으로 정상 작동 범위 내에서 작동 할 때 안전하지만 배터리 나 테스트 대상 장치 (UUT) 고장에 심각한 위험을 초래할 수있는 고 에너지 장치입니다. 이러한 위험에는 위험한 가스, 화재, 폭발 또는 부식성 화학 물질에 대한 노출이 포함됩니다. 이러한 우려로 인해 근무 시간 동안 테스트를 수행하고 모니터링해야한다는 안전 정책이 마련되었습니다. 또한 과방 전 또는 과충전 된 배터리의 극단적 인 경우 테스트는 예측할 수없는 위험과 안전 위험을 초래할 수 있습니다. 배터리 에뮬레이션은 실제 배터리를 사용할 때 발생하는 걱정없이 안전한 테스트 환경을 만듭니다. 또한 배터리가 정상 작동 상태를 벗어나면 에뮬레이션이 UUT 동작을 안전하게 확인합니다.

모든 배터리 에뮬레이터가 동일한 것은 아닙니다

실제 배터리로 테스트하는 것도 가능하지만 실용적이지 않을 수 있습니다. 사용 배터리 에뮬레이터 또는 배터리 시뮬레이터 테스트는 테스트 결과를 더 빨리 생성하고 일관된 테스트를 제공하며 일반적으로 실제 배터리가 필요한 전력 전자 장치를 안전하게 테스트 할 수 있습니다.

그러나 모든 배터리 에뮬레이터, 재생 DC 소스 및 DC 공통 버스 아키텍처가 정확하고시기 적절한 결과를 제공하도록 최적으로 설계된 것은 아닙니다. 응용 분야에 맞는 배터리 에뮬레이터를 선택할 때 고려해야 할 핵심 기술이 있습니다. 문의하기 무엇을 배우기 위해 배터리 에뮬레이션 기능은 더 빠르고 확장 가능하며 반복 가능한 테스트를위한 올바른 접근 방식입니다.


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