星空官网游戏LMG600係列在電動汽車充電站測試中的應用

以自動化、精確的、可靠的能量測量，為(wei) 型式試驗驗證鋪平道路
電動汽車數量的不斷增加，也驅使著相應的配套基礎設施數量不斷增長。歐盟綠色協議的目標是，在2025年前達到100萬(wan) 個(ge) 充電點。這些充電樁必須按照歐洲議會(hui) 關(guan) 於(yu) 發展替代能源基礎設施的指令-2014/94/EU中的嚴(yan) 格要求進行計費，其中包括“Eichrecht"。這個(ge) 指令要求充電樁的能量測量要足夠精確，尤其是集成在裏麵的電能表。為(wei) 了確保成品符合政府/歐盟的要求，建議在產(chan) 品的研發環節，以合適的方式來驗證產(chan) 品性能指標的符合性，以便為(wei) 後續強製性型式試驗驗證做準備。

圖1 表示的是電網-充電樁-電動汽車之間的連接，和在充電過程中的能量流向。LMG600係列星空官网游戏，這樣的精確測量能量的儀(yi) 器，可以被充電樁製造商和第三方檢測機構集成於(yu) 他們(men) 的符合性測試平台中。它可以作為(wei) 型式試驗驗證的可溯源標準，也是驗證充電功能是否正常的工具，在一旦出現疑問的時候。

Figure 1: EV charging station

測量設置

充電樁通常配備有一個(ge) 或多個(ge) 充電插頭，類型諸如type 2, CCS, CHAdeMO或其它，來提供交流或直流充電。 集成其中的電能表測量每個(ge) 插頭在整個(ge) 充電過程中的電能消耗，並將測量值傳(chuan) 輸給後台用於(yu) 計費。

典型的示意圖如圖2所示。

Figure 2: EV charging station energy meter structure

充電樁的型式試驗驗證，通過比較整個(ge) 充電過程中每個(ge) 充電口對應的電能表數值與(yu) 參考器具數值，來驗證充電樁的電能測量精度。參考器具可以是LMG671這樣的星空官网游戏，在測試時，它被連接在電能表和電動汽車之間。

圖3 展示了用LMG671星空官网游戏作為(wei) 參考儀(yi) 器的測量設置。

Figure 3: Measuring setup with LMG671 and PCT current sensor

電壓和電流信號可以通過接線盒來輸入到星空官网游戏，這樣的優(you) 點是接線方便。可能產(chan) 生的電壓降非常下，可以忽略不計。對於(yu) 交流類型2（AC Type2）充電插頭，電流要求不能超過32A，所以可以直接接入星空官网游戏。對於(yu) 電流高達幾百安培的快速DC充電，則需要搭配高精度的電流傳(chuan) 感器來進行測量，PCT係列的電流傳(chuan) 感器基於(yu) 磁通門技術，精度表現突出。

另外，電能表的脈衝(chong) 輸出可以接入星空官网游戏LMG671的過程信號接口（PSI）中的開關(guan) 量輸入端口，這使得星空官网游戏可以獲取整個(ge) 充電過程中電能表測得的電能量數值。型式試驗驗證規程測量需要覆蓋的最小數值跳躍的最底數量，這對應脈衝(chong) 的最小數量。這個(ge) 數值依被測物和測量點的選擇而定。充電功率越高，規定的最小脈衝(chong) 數越高。要不然，觀測的時間窗口太短，內(nei) 部時鍾的誤差會(hui) 對測量精度產(chan) 生負麵影響。

全部的能量測量包括充電樁輸出能量的爬升階段和下降階段，如圖 4所示。

Figure 4: Energy meter pulses captured and energy measured by the LMG600 power analyzer

LMG671的開關(guan) 量輸入端口的采樣率是150 kHz，這可以確保電能表輸出的脈衝(chong) 信號被可靠抓取並準確計數。不同的充電功率水平，電能表每千瓦時/kWh對應的脈衝(chong) 數不同，而LMG671最快的測量周期（數據刷新時間）是10ms（或20ms對於(yu) 50Hz信號），這使得星空官网游戏幾乎可以逐個(ge) 逐個(ge) 地進行脈衝(chong) 計數。這一點對於(yu) 能量積分周期內(nei) ，準確獲取脈衝(chong) 數而言是至關(guan) 重要的。

LMG600係列星空官网游戏提供高精度的交流和直流功率和能量測量，並提供功能，對充電樁進行符合性測試。根據EN 50470-3和IEC 61851-23相關(guan) 標準，在型式檢驗試驗中規定的所有所需信號都將被測量和處理。過程信號接口可以直接並同時捕獲安裝在充電樁內(nei) 的多個(ge) 數字電能表的脈衝(chong) 輸出，以確定其測量的能量。快速且功能強大的千兆以太網接口確保LMG可靠地集成到測試平台中，進行數據交換和數據後處理。ZES ZIMMER提供了一個(ge) 通用的python腳本用於(yu) 符合性驗證，也可以提供額外的軟件工程支持來實現特定的測試平台需求。

1 電流必須在任何時候都不能明顯超過32A.其它情況下，建議使用電流傳(chuan) 感器搭配測量，推薦PCT200.

2 在特定地應用中(電能表的計量) ，可以將LMG671的測量周期（數據刷新時間）與(yu) 電能表的脈衝(chong) 進行同步，來使得星空官网游戏和電能表的能量積分時間窗口高度一致。詳細情況可閱讀我們(men) 的另一篇應用文章“用LMG600進行數字直流電能表的計量".

測試平台繼集成和測量結果評估

為(wei) 了將LMG600星空官网游戏*集成到遠程控製的試驗台環境中，ZES ZIMMER可根據要求提供涵蓋所述自動化驗證程序的通用腳本。它提供了一個(ge) 現成的、文檔齊全的python，包括控製接口的閉合和開路、數據的寫(xie) 入、讀取等等。我們(men) 可以根據用戶的特定設置和測試過程提供定製的軟件工程支持，包括對結果的後續評估，導出為(wei) 所需的任何通用格式(CSV導出已經實現)。以下自動化功能可以實現:

• 數據交換：從(cong) LMG600傳(chuan) 輸所有相關(guan) 讀數和脈衝(chong) 計數到測試平台主軟件。

• 評價(jia) ：在整個(ge) 充電過程中，星空官网游戏測量的能量與(yu) 充電樁電能表測量的能量進行比較和評估。

• 測量不確定度計算：對於(yu) 每個(ge) 測量周期，包括最後一個(ge) 測量周期，可以計算測量不確定度，以進行最終和相關(guan) 的偏差評估。

• 導出結果：將測量和評價(jia) 結果導出為(wei) 通用格式。

Figure 5: Example of python script with export of measurement data and evaluation results

高精度功率測試儀(yi) LMG600的快速千兆以太網接口，確保了LMG與(yu) 測試平台上位機之間可靠地和快速的數據交換和數據後處理。ZES ZIMMER提供了一個(ge) 通用的python腳本進行符合性驗證，也可以提供額外的軟件工程支持來實現用戶特定的測試平台集成需求。

 測量不確定度

所使用的星空官网游戏和電流傳(chuan) 感器的組合精度必須很高，否則兩(liang) 者引入的誤差將主導充電樁能量計量的整體(ti) 測量偏差。最終整個(ge) 測量裝置的總偏差計算公式為(wei) :

Deviation = Deviation + Measuring uncertainty

overall energy meter power analyzer + current sensor

這種測量不確定度的考慮甚至可以在充電過程中，基於(yu) 每個(ge) 測量點和測量周期進行計算。雖然現在的星空官网游戏提供了輔助的量程選擇(Auto Range)，但這種輔助自動化並不總是有益的。在快速且連續變化的測量點上，例如圖4所示的上升和下降階段，Auto range會(hui) 導致頻繁的量程檔位切換，由於(yu) 量程檔位切換需要時間，而切換過程中測量到的數值是不能保證準確性的，所以將出現測量間隙。相應地，一些測量周期無法完成，數據不得不丟(diu) 棄。在實際中避免該情況的有效措施是使用手動量程（Manual Range）並選擇一個(ge) 固定量程檔位，該檔位的測量範圍上限，可以覆蓋測試中可能出現的最大值。

這樣可以避免量程檔位的頻繁切換，進而避免了測量間隙的產(chan) 生。然而，對於(yu) 充電樁輸出功率開始爬升的那些測量點，或者在輸出功率下降期的末端測量點，其測量結果的相對誤差就高於(yu) 穩態輸出期間的誤差。星空官网游戏的測量誤差通常表示為(wei) 以下形式： 

power error tolerance = ± (% of power reading + % of power range)

在測量周期內(nei) 確定測量不確定度時必須考慮到這一點，這同樣也適用於(yu) 功率輸出下降期。所以下麵的參數需要在整個(ge) 充電過程持續時間內(nei) 得到優(you) 化：

• 爬升坡度：爬升和下降的坡度越陡峭，他們(men) 的持續時間在整個(ge) 充電周期中的占比就越低。

• 測量持續時間：電能表脈衝(chong) 數的最小數值越高，穩態階段的比重越大，相比於(yu) 爬升和下降階段。

標準IEC 61851-23對電動汽車直流充電樁提出了規定要求， 包括一些對於(yu) 爬升坡度最小值的規定，為(wei) 了讓爬升階段的時間盡可能地短，進而其在整個(ge) 充電過程測量持續時間內(nei) 所占地比重，保持在一個(ge) 合理地數值範圍內(nei) 。

LMG600係列星空官网游戏可配備A功率模塊，給用戶提供高精度的直流測量。該設備將提供可溯源到PTB(國家計量研究所)的校準證書(shu) ，或根據用戶要求，提供DAkkS認證的校準證書(shu) 。

星空官网游戏LMG600係列在電動汽車充電站測試中的應用

• 帶寬: DC, 0.05 Hz … 10 MHz

• DC 功率精度 (*): ± (0.032 % * 讀數 + 0.06 % * 量程)

• AC 功率精度 (45 Hz…65 Hz): ± (0.015 % * 讀數 + 0.01 % * 量程)

• 時間精度: ± 50 ppm

• 電壓輸入: 300 mV – 1000 Vrms 直接輸入 (可用高壓分壓器來擴展量程-HST)

• 電流輸入: 500 µA – 32 Arms 直接輸入 (可用電流傳(chuan) 感器來擴展量程-PCT)

在計算能量測量的潛在誤差時，重要的是要了解儀(yi) 器如何計算功率和能量，即測量在哪裏確切地開始和結束，哪些采樣值被包含在測量值中，哪些不包含。隻有這樣才有可能判斷星空官网游戏讀數背後的值是否與(yu) 電能表脈衝(chong) 計數的評估間隔足夠匹配。不是所有的製造商對這類信息都是透明的，即使他們(men) 是透明的，他們(men) 可能不會(hui) 提供方法來確保星空官网游戏和電能表是在*相同的時間段進行能量值比對。上麵提到的通用Python腳本正是這樣做的，並確保ZES ZIMMER的高精度功率測試儀(yi) LMG600測量和評估具有最大的可實現精度。

為(wei) 了擴展LMG600的電流量程，PCT係列電流傳(chuan) 感器（如圖6）可以提供*精度並可做到即插即用，如型號的自動識別和變比的自動設定，並且有星空官网游戏進行直接供電，非常的方便快捷。PCT係列傳(chuan) 感器DC精度最高可到± 0.0035 %，如此小的誤差在高精度功率測試儀(yi) LMG600內(nei) 引起的額外電流誤差將是極低的。即插即用的PCT傳(chuan) 感器可提供豐(feng) 富的量程，200A（DC3000A）~2000A（DC3000A）或更高

*的直流精度 PCT磁通門傳(chuan) 感器: ± 0.0035 %

Figure 6: PCT sensor PCT係列電流傳(chuan) 感器

參考係統的每個(ge) 組成部分(LMG600星空官网游戏+ A模塊+ PCT磁通門傳(chuan) 感器)的高精度為(wei) 電動汽車充電樁能量計量的測試和認證提供了堅實的基礎。通過對LMG600的精細控製，在適用標準的有效框架內(nei) ，減少或*避免了對測量不確定度的係統性和原理性影響。對於(yu) 測試平台集成和型式試驗認證審核程序的具體(ti) 問題，ZES ZIMMER應用專(zhuan) 家可提供他們(men) 的專(zhuan) 業(ye) 知識支持您。