Le auto elettriche hanno messo in evidenza la necessità di infrastrutture capaci di operare ricariche veloci delle batterie da trazione ad alta capacità (fino a 95KWh e oltre secondo i modelli di auto).

Da qui la necessità di stazioni di ricarica capaci di dare in pochi minuti una autonomia di diversi chilometri; in riferimento a 100Km di percorrenza si arriva ad un tempo di ricarica di 10 minuti con stazioni capaci di erogare 120KW. Sia per lo sviluppo che per la manutenzione sono impiegati strumenti di misura in grado di seguirne le varie fasi.

I generatori di tensione trifase

Ad esempio il generatore di tensione trifase Chroma 61800  è in grado di alimentare una stazione di ricarica simulando la rete elettrica in tutte le sue caratteristiche, con la possibilità di creare tutti quei disturbi che possono manifestarsi quali sovratensioni, buchi di tensione, transitori, interarmoniche, variazioni di frequenza.

La stazione di ricarica deve operare con le batterie degli EV (Electric Vehicle) per cui occorrono dei simulatori delle batterie per poter testare le varie condizioni di carica in modo dinamico e pratico. Da qui l’impiego di carichi elettronici in corrente continua che possono simulare le varie fasi ed il comportamento della ricarica della batteria.

La serie  Chroma 63200A è stata appositamente progettata per lo sviluppo di varie applicazioni di conversione di potenza tra le quali alimentatori AC/DC, DC/DC converters, batterie per EV, stazioni di ricarica. Questi carichi elettronici possono essere parallelati per raggiungere potenze fino a 240KW oppure essere sincronizzati dinamicamente per avere complessi profili multicanale. Una delle caratteristiche particolari è quella di poter assorbire fino al 300% di picco della potenza simulando guasti delle batterie.

Gli Oscilloscopi

Per lo sviluppo dei dispositivi componenti la stazione di ricarica sono disponibili oscilloscopi da 6-8 canali con l’ausilio di sonde differenziali ad alta tensione otticamente isolate.

L’oscilloscopio Tektronix MSO58 con i suoi 8 canali e un campionamento di 6,25GS/s per canale permette l’analisi della potenza trifase in ingresso con sonde differenziali di tensione e di corrente, ad es.  THDP0200 e TCP0150.

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Per lo sviluppo delle parti componenti la stazione di ricarica oltre alle sonde differenziali classiche, sono disponibili delle sonde ad isolamento ottico capaci di avere un CMRR di 80dB ad 1GHz, permettendo così l’analisi puntuale delle commutazioni dei nuovi  componenti SiC e GaN sempre più impiegati nelle applicazioni power,  ad es. la TIVH02.

Prodotti per i test durante il funzionamento

Altre necessità durante lo sviluppo della stazione di ricarica derivano dai test da fare durante il funzionamento, ovvero la verifica della potenza di ricarica stabilita nel colloquio tra EV e stazione che avviene con l’ausilio di specifici bus seriali. Hioki ha sviluppato uno strumento in grado di analizzare contemporaneamente  la potenza in ingresso e in uscita con  l’ausilio di un sistema di acquisizione in grado di colloquiare attraverso il CAN bus con la stazione e verificando anche la segnaletica tra la stazione ed il veicolo.

HIOKI MR8875 è un registratore con 4 slot per ospitare dei moduli tra una vasta scelta e può acquisire tensioni, temperature, strain, segnali CAN o segnali in uscita da sensori con 16 bit di risoluzione.

Infine, per verificare la qualità e l’efficienza di una stazione di ricarica si deve ricorrere a strumenti di analisi della potenza in grado di gestire le tensioni, le correnti ed i relativi disturbi.

Tra i vari modelli che Hioki dispone a questo scopo, si può ad es. utilizzare il power analyser Hioki PW3390 unitamente all’ampia gamma di sensori di corrente che Hioki propone.

PW3390 permette di catturare le forme d’onda con 16 bit a 500KS/s; il metodo di analisi permette di processare i dati acquisiti in modo indipendente con 5 diversi risultati per il periodo, la potenza, le armoniche, le forme d’onda ed il rumore con un rinfresco dei dati di 50ms.