电动交通 ：掌控安全、互操作性和一致性

[{"insert":"顺利度过电动交通市场的关键增长阶段 \n为实现净零碳排放目标，政府与行业齐心协力，电动汽车(EV) 和电动汽车供电设备(EVSE)制造商都在抓紧行动，以满足各大经济体对电气化交通快速增长的需求。 \n2019 至 2025 年市场预测显示，到 2025 年，全球电动交通市场规模将达到4789 亿美元，预测期内的复合年增长率 (CAGR)将达 24.7%。\n在法规收紧和实现净零碳排放目标的双重推动之下，电动交通市场正在进入一个关键的增长阶段。预计在 2021至2024 年间，市场将发 生翻天覆地的变化，这将最终决定谁能够在全球 EV和 EV 充电市场取得成功。\n有一股力量在推动完全废止内燃机、摆脱对传统化石燃料的依赖。政策制定者希望通过大胆的措施来满足消费者对环境友好车辆不断增长的偏好。\n \n为了维持发展态势并充分发挥电动交通的潜力，制造商以及标准化机构、监管机构和认证机构现在必须努力协调标准、操作和安全参数的一致性以及设备的互操作性。 \n在本白皮书中，我们详细讨论了这些挑战并提出了一个问题：EV和EVSE制造商如何在不影响上市计划的情况下适应复杂的监管环境并交付优质产品？ \n \n"},{"attributes":{"bold":true},"insert":"EV/EVSE 市场面临的挑战"},{"insert":" \n尽管电动汽车并不是一个新概念，但该市场仍处于起步阶段，监管和运作都还不完善。这给整个 EV 和 EVSE 生态系统的制造商带来了诸多挑战。 \n \n协调全球标准 \n目前，针对 EV 充电没有一个统一的标准，也没有统一的标准来确保进入市场的新充电产品具有一致性和互操作性。不同地区遵循的不同标准数量众多，实现一致性和互操作性的行业目标颇具挑战。 \n如果没有统一的标准，制造商需要继续承担大量相关成本，对其所用技术进行调整和重新认证，确保符合各种地区协议。但是，这些协议非常重要，因为它们使得制造商能够满足需求并开辟新的地域市场。\n通过跨区域协调标准，制造商可以更快地部署技术，建设基础设施，从而为年销售量越来越高的EV 服务，更早实现净零碳排放目标，从而降低最终用户购买 EV 和 EVSE 的价格。 \n \n标准化不会改变监管 \n协调全球法规能够让电动交通技术在运营层面实现标准化，并在需求旺盛时加快推广速度。因此，协调全球法规是让EV 的推广具有经济可行性的关键举措。话虽如此，即便业内实现了 EV 技术的标准化，不同地理区域仍将继续针对进入其市场的商品制定自己的监管流程，这种情况不太可能发生改变。 \n欧洲的 CE 标志就是一个很好的例子，即使电动交通市场协调了标准，这个自我认证流程仍将保留。\n因此，行业领导 者 希望在保留各种监管程 序的同时，政府将采用主要行业标准（CCS、CHAdeMO、GB/T 和 ChaoJi）在功能方面的内容，从而在实际层面进行协调。 \n \n提高EVSE质量标准 \n形形色色的EV 充电市场充斥着缺少甚至没有设计或生产充电设备经验的制造业新军。在EVSE市场增长和盈利潜力的鼓舞下，许多电子器件公司都在尝试提供EV 充电技术，并取得了不同程度的成功。 \n目前，电动交通行业缺乏足以防止低质充电设备进入市场的正式性能标准。新来者只是满足了他们的目标销售区域制定的一套基础标准，这套标准不够全面，无法确保产品质量。 \n监管机构热衷于通过提高强制质量标准来解决这个问题。然而，法规性的变更需要时间，如此规模的变更不可能一蹴而就。与此同时，有很多工作也在开展，从而确保充电设备制造商正确理解和实施现有标准，让充电基础设施在整体上更加人性化。 \n \n改进认证流程 \n电动汽车充电接口倡议组织 (CharIN e.V.) 之类的监管机构与其成员共同努力，发现认证过程中的漏洞，并制定合适的测试标准，从而推动产品的一致性和互操作性，提高产品质量。 \n虽然这些努力是一个持续的过程，但一旦实施，如果制造商推出的充电设备不符合指定测试标准，他们将面临经济惩罚。 \n更严格的认证要求将推动产品质量的提升，这是朝着协调塑造电动交通生态系统的技术标准迈出的关键一步。 \n \n客户培训 \n从使用充电设备遇到的困难来看，客户培训存在明显缺失。EV 和 EVSE 都是新兴技术，因此客户需要经过一段时间的调整，才能充分了解系统的工作原理。 \n简而言之，在某些情况下，如果汽车无法在某个特定站点充电，那一定是遇到了互操作性/数据通信问题。在其他一些情况下，客户遇到的可能是难以理解的充电器连接问题。\n实施指南可以为 EV 车主和用户的自我学习过程提供支持，帮助他们避免充电失败。 \n在建设全市规模的基 础设 施，以 及公共交 通提供商从内燃 机 转向电动汽车等大型项目制定充电基础设 施规范时，教育将发挥关键作用。在这样的情况下，成本通常是决定性因素，其重要性甚至经常超过了选择一个与其要充电的车辆兼容的优质充电器。 \n \n"},{"attributes":{"bold":true},"insert":"不同地区的关键标准"},{"insert":" \n北美、欧洲、中国和日本的经济体由少数几个监管标准机构主导。大多数较小的经济体在逐渐采用其中一个主要标准，在一定程度上提供协调。话虽如此，其中也有反常。例如，印度就在很大程度上实现了自给自足。该国自己可以生产汽车，但他们的充电基础设施采用了普及率最高的两个标准：CHAdeMO和联合充电系统(CCS)。 \n在实现EV 互操作性方面，中日两国朝着正确的方向迈出了重要一步，从而确保EV、充电站和电网以及应用软件的兼容性，使得所有元器件都能够无缝、有效地工作。他们的承诺必将有助于车辆和充电设备制造商更顺利地进入日本和中国市场。联合充电系统(CCS)协议在欧洲日益普及，也产生了类似的效果。 \n这些充电协议均按照国际标准化组织 (ISO)和国际电工委员会 (IEC) 标准发挥监管作用，但于功能层面却在推行不同的充电策略。这些协议划出了清晰的边界，制造商必须越过边界才能进入更广阔的市场。 \n \n联合充电系统(CCS) \nCCS主要由欧洲和北美的汽车工程学会和汽车制造商推动。该标准使用Combo 1或Combo 2 连接器为电动汽车充电，可提供最高350千瓦的功率。Combo 1 和Combo 2 连接器是IEC 62196 Type 1和 Type 2 连接器的扩展，具有两个额外的直流(DC)触点，可实现大功率直流快速充电。\nCCS允许使用Type 1和 Type 2 连接器进行交流充电，具体使用哪种连接器由所在区域决定。根据 CCS列出的标准，只要EV 和 EVSE 支持交流或直流充电，它们就能满足 CCS标准。 \nCharIN e.V. 是由制造商、元器件供应商、能源供应商、电网运营商、测试机构和是德科技这样的测试企业组成的一个全球协会，旨在将 CCS作为各种车辆充电的全球标准，在此基础上实现互联互通。 \n \nChaoJi \nChaoJi是日本CHAdeMO 协会和中国电力企业联合会针对电动汽车共同开发的超快充电协议，其中，中国电力企业联合会负责制定中国的GB/T电动汽车充电标准。这两个团体代表了全球已安装的电动汽车快速充电器市场90%以上份额，其中包括直接连接电池、最高120千瓦的直流充电站。 \nChaoJi 在各自政 府的监管下发挥作用，向后兼容 CHAdeMo 标准和 GB/T 标准，这两者具有许多共同特征。 \n为满足未来大功率电池的需求（例如为大型车辆和土方设备提供动力的电池），新ChaoJi 标准的最大功率暂定为900 kW。 \n为了让电动汽车市场协调发展，日本CHAdeMo 协会和中国电力企业联合会寻求与有兴趣制定和推广ChaoJi 标准的国家合作。 \n \nCharIN Testival 与行业合作 \n前文提到，在促进互操作性、安全性和一致性方面，协调标准只能起到一点作用。即使一个地区的制造商都按照同一协议工作，协调的实施仍然会受到一些意外情况的影响。促进新进入市场的制造商之间的互操作性、提高质量标准——达成这一目标是获得用户接受、实现规模经济的关键步骤。 \n业界已开始部署创新策略，从而在每项协议的范畴内促进互联互通、提高质量标准。像CharIN TEstival 活动之类的策略将有助于制造商和创新者分享专业知识并测试现有原型的互操作性。\n \nCharIN 的全球 Testival 活动 \n作为全球领先协会，CharIN e.V. 致力于促进基于CCS 标准的互操作性。CharIN 拥有 200多家活跃成员，在推动变革的同时也在倡导EV 快充和未来智能电网整合。 \nCharIN 深知，互操作性是一项重大技术挑战，因为多样化的全球市场中存在大量不同的实现以及个别的使用场景和要求。为了应对这些挑战，CharIN每年都会举办多次Testival 活动，吸引了来自智能充电行业的技术专家。专家对 EV 和充电基础设施以及电子控制单元(ECU) 和通信控制器 (CC) 展开一致性和互操作性测试。实操型Testival 活动助力行业应对互操作性挑战。 \n \n通过 CharIN Testival 活动，与会者能够： \n1. 以测试人员或观察人员的身份参与。 \n2. 结识专门从事智能充电通信的国际技术专家。 \n3. 在 Testival 白天和晚间活动期间互相交流、分享和学习。\n "},{"insert":{"image":"https://files.eteforum.com/article/202303/3a4f0e33bb8b3531.png"}},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":"1. 2021 届 CharIN Testival欧洲活动会场上的 Keysight Scienlab 充电测试系统（右上）和再生电源（右下）"},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":" "},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":"是德科技汽车与能源解决方案 (AES) 事业部 Scienlab 解决方案中心负责人 Michael Tybel 如此评论 CharIN Testival 活动的好处 ： \n“CharIN e.V.提供一系列侧重于EV/EVSE 生态系统不同领域的活动。有些活动专门针对EVCC 和SECC 等控制器，有些则针对EV/EVSE 系统级测试。 \n自 2017年以来，是德科技的CDS开始参与系统级测试活动，搭配可提供EV 或EVSE完整充电接口仿真的高压电源和负载进行测试。这套设备能够在每次充电期间为我们提供先进的测试功能，帮助我们发现和调查细微的实施缺陷。 \n除了测试之 外，CharIN Testival活动也让与会者有机会与一些行业领先专家会面和交流想法，这些专家可能是产品开发人员或经验丰富的测试工程师。这类活动提供了难能可贵的学习和教学机会。对我们来说，这是一个独特的交流契机，也是展示是德科技测试系统功能的实用方式，同时还能向 EV 和 EVSE 制造商反馈与其CCS 接口 一致性和互操作性有关的宝贵信息。”\n"},{"attributes":{"bold":true},"insert":" "},{"insert":"\n制造商需要引导才能自如应对复杂的监管环境 \n很明显，电动交通生态系统的成熟还有待时日。政策、法规和标准的变更不会在一夜之间发生。虽然行业影响者做出了必要的变更，但如果政府志在必得实现净零排放目标，制造商就必须在这个关键的增长阶段继续取得进展。 \n目前，制造商身处复杂的监管环境当中，需要付出巨大的工程努力、多样化的设计以及重复测试和认证，所有这些都意味着更大的投资和潜在的效率损失。 \n \n测试是重中之重 \n随着 EV 需求不断增长，维持较低的生产成本和较快的上市速度要放在工作的首位。在研发过程中尽早采用领先测试合作伙伴的服务至关重要。只有通过这种方式，制造商才能在最初阶段全面了解设计的性能，确保成功。这种洞察有助于控制原型设计的规模和进度。\n在早期开发和生产过程中，性能 测试要放到前沿和中心位置。早期测试使得制造商能够优先考虑一致性和产品质量标准，以便他们在确保产品的长期生存能力的同时维持低成本和出色的反应速度。 \n \n独立测试机构的优势 \n在支持原始设备制造商 (OEM) 和 EVSE 网络提供商并帮助他们实现汽车和电气化协议所需的认证和标准认可方面，测试机构发挥了关键作用。凭借丰富的技术和测试知识，测试机构专家使用符合最新测试要求的测试设备，从而确保您的设备符合不断发展的标准要求。 \n如果对制造商而言购买先进的测试设备不具有经济可行性，独立测试机构能够以更实惠的OPEX 成本提供全方位的服务。此外，测试机构可以使用高度自动化的技术将测试条件发挥到极限，而不会损坏被测车辆或充电设备。 \n与独立测试专家合作时，测试机构有责任确保测试的彻底性、可重复性和可靠性，同时保障被测器件以及参与测试流程的所有工程师的安全。 \n \n"},{"attributes":{"bold":true},"insert":"案例研究——DEKRA 与是德科技合力满足制造商测试要求 "},{"insert":"\nDEKRA是产品和系统测试与认证领域的全球领导者，该公司需要升级其测试设备，从而满足不断发展的EV 和 EVSE 充电技术测试标准要求。该公司选择了与是德科技合作。 \n作为 CharIN 的一员，是德科技能够使用其 CDS 测试全球各种领先标准的一致性。CDS解决方案能够根据公认的最高标准快速、精确地测试和验证产品。 \nDEKRA 业务线产品安全测试副总裁 Beat Kreuter 在谈到合作伙伴关系时表示： \n“通过与是德科技合作，DEKRA 能够为汽车行业提供更好的解决方案，使得能源网络能够匹配汽车世界的需求。 \n是德科技解决方案使我们能够通过使用高度自动化的测试技术来提升道路安全。”\n \n通过全面测试保障最佳性能 \n无论是在内部进行测试还是委托独立测试机构完成测试，测试都务必要全面彻底。通过测试来优化性能和互操作性是一个非常复杂的过程。 \n下面，我们以一个常用的EVSE 测试为例来说明测试的细致程度，该测试使用CDS 和双向电源来仿真 EV 的可配置充电接口。这让我们能够在真实条件下测试 EVSE。 \n"},{"attributes":{"bold":true},"insert":" "},{"insert":"\n"},{"attributes":{"bold":true},"insert":"是德科技SL1040A 系列 Scienlab CDS 简介 "},{"insert":"\n是德科技的SL1040A Scienlab CDS系列是一款先进的整体测试解决方案，适用于EV 和EVSE的交流和直流充电接口。该解决方案能够远在产品进入市场之前验证产品性能和原型（包括故障条件）是否满足最高达到400 kW的未来测试标准。CDS-EMC 系列采用创新的模块化设计，既可用于消波暗室，也能在交流或直流充电期间对发射和抗扰度进行传导和辐射测试。 \n使用 CDS 的三种方式： \n1. 中间环节监听 (Man-in-the-middle) 测试：CDS 能够解码和测量充电站与电动汽车之间的通信信号和功率信号。 \n2. EV 测试：如需测试 EV，请将 CDS 配合同样的双向电源使用，从而仿真各种类型的充电站。 \n3. EVSE 测试：将 CDS 配合双向电源使用，从而仿真各类 EV 并在真实条件下测试充电站。 \n "},{"insert":{"image":"https://files.eteforum.com/article/202303/0aae905c0337af16.png"}},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":" "},{"attributes":{"align":"center"},"insert":"\n"},{"insert":"是德科技的 SL1047A Scienlab CDS——大功率系列 ： \n未来的充电标准需要更大的充电电流（如600 A）和液冷充电适配器。为响应这一需求，是德科技推出了CDS 大功率系列（CDS HP系列），其中的冷却单元可以使用可替换的液冷充电适配器。 \n因此，CDS HP 系列能够测试最高600 A和 1500 V（最高 900 kW）的EV 和EVSE 大功率直流充电接口。CDS HP 系列还符合ChaoJi标准的要求，ChaoJi是 2018年之后提出的新充电标准。 \n客户可以订购最高电压为1000 或 1500 V DC 的 CDS HP 系列，也可以选择从1000 V DC升级到 1500 V DC。\n \n——内容来源于是德科技\n"}]