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挑战更高电压的车载充电机，拥抱高精度功率测量

2024-09-25 17:13:40·  来源：横河测试测量  
　

随着全球可持续发展目标（SDGs）的推进和社会环保意识的增强，汽车电动化（EV化）已成为不可逆转的趋势，然而这一趋势也带来了一系列的测量难题：

车用充电器的需求激增，家用单相AC电源显然不能满足要求。人们必须寻求更高效快速的充电解决方案——能在短时间内充满足够电量的车载充电机——高压车载充电机应运而生。它必须在自身内部进行升压并支持800V系统电池。

如何改善功率因数以实现高效供电？充电器配备有功率因数校正电路（Power Factor Correction、PFC）又是否可行？应该如何进行车载充电机（On Board Charger：OBC）测试？

现实的难题推动着横河创新的脚步，让我们一起探索更高电压的车载充电机(OBC)测试的解决方案，解锁横河王牌产品的细分优势，打破测试桎梏，用一体化测试方案为您量身打造专属模式，让您的测量体验更上一层楼。

WT5000——OBC系统测试首选

图片横河WT5000作为一款已拥有世界上超高等级测量精度的设备，以总体测量精度±0.03%（50/60Hz）的卓越性能，帮助电动汽车OBC系统转换效率提升，其外观如图1所示，它的独特优势则体现在以下多个方面：01  模块化设计打通测试壁垒横河WT5000采用模块化功率输入单元，帮助用户轻松实现7路输入，打通测试链路，并在总结多年技术经验的基础上将高精度的测量电路装入紧凑的输入单元内部，不断拓宽高效测试的辐射面。此外用户还可根据实际用途从额定输入30A、额定输入5A、电流传感器专用输入单元这三种类型的输入单元中自行更换或扩展相关应用，持续丰富测试场景。

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图1　高精度功率分析仪WT5000

02  高电压大电流测量不在话下短时间充电需求正逐渐增长，也推动着充电器和电池领域不断向高压化迈进。实现这一目标的技术保障就是测量输出功率的高精度、高效率。横河功率分析仪WT5000最大输入电压为1500 Vdc，再与专属的AC/DC电流传感器组合，即可升华为高效测试的超强配置：当用户借助如图2所示的AC/DC电流传感器CT1000A/CT2000A时，WT5000即可测量最大2000 Arms（3000 Apeak）的电流。图片

图2　AC/DC电流传感器CT1000A(左)和CT2000A(右)当用户参考图3所示，用WT5000搭载最多7个功率模块，或多个单相和三相功率的系统，再配合AC/DC电流传感器CT1000A，即可高精度测量出直流电压、交流电压、功率因数、THD、输入输出间效率等参数。

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图3　WT5000和AC/DC电流传感器CT1000A

03  AC/DC转换、DC/AC转换的高精度效率测量

电动汽车所用的普通充电器内部搭载了几种转换电路，且连接方式为普通的AC商用电源。为高效获取至关重要的抑制高次谐波，OBC配备有PFC电路，并内置了用于控制DC电压电平的DC/DC转换器等，从设计角度出发尽可能减少电路中的功率损耗。

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图4　电压、电流、功率因数、THD等的显示示例

因此，以多通道输入为特点的WT5000将是工程师们以高精度测量获取各电路效率的金钥匙。

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图5　车载充电器OBC概要

04  累积电能、累积电流量测量与此同时，WT5000配备有长时间测量的耗电量（Wh）和消耗电流（Ah）的累积功能，为用户进行数据深度分析比对打下坚实的基础。如图6所示，WT5000累积功能包括有功功率的累积（电能）、电流的累积（电量）、视在功率的累积（视在电能）以及无功功率的累积（无功电能）。此外，累积功能搭载有两种模式，一种是测量电池等的充放电模式，另一种是测量交流电的售电和购电模式，用户可根据不同的测试需求进行相应选择。

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图6　累积功率、累积电流的测量画面示例

WT1800E——功率测量的性价比之选

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针对不同的用户，横河也为您提供了高性价比的备选方案。WT1800E作为一款优秀的中端功率分析仪，其性能也可满足OBC测试的要求。

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图7　WT1800E高精度功率分析仪

针对不同的用户，横河也为您提供了高性价比的备选方案。WT1800E作为一款优秀的中端功率分析仪，其性能也可满足OBC测试的要求。
  • 功率基本精度: ±0.1%
  • 电压、电流频率带宽: 5MHz(‒3dB)
  • 采样速度: 约2MS/s(16-bit)
  • 最大6输入单元
  • 最大500次、两条线路同时测量谐波
  • 通过事件触发保存数据
如何实现OBC系统的测试逆袭？DL950——瞄准异常，实现长时间记录横河的示波记录仪DL950和混合信号示波器DLM3000/DLM5000也是充电器开发环节中的重要助攻。DL950作为一款多通道绝缘型波形观测器，正以其高精度、高性能的特点席卷测试领域：如图8所示，DL950的双捕获功能，可助力用户通过不同的采样率捕捉波形；若用户想掌握信号长时间的变化趋势，则可通过低速采样进行数据收集，并辅以高速采样捕捉突发过渡现象的波形；同时还可使用IS8000打通软件与硬件的壁垒，按照IEEE1588的标准要求将所获取到的波形数据与WT5000的功率数值进行同步显示，为用户在功率波动时进行详细的波形观测打下坚实的基础。

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图8　使用DL950双捕获功能的测量示例

DLM3000/DLM5000——PFC电路的波形观测

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在高压车载领域有测试需求的用户，不仅可借助WT5000、WT1800E等设备进行OBC系统测试，还可使用混合信号示波器DLM3000和DLM5000（8通道），确认PFC电路和双向电路的动作，更灵活地观测波形，确保测试准确全面。随着电动汽车的普及和电池高压化的发展，车载充电机的测试需求将愈发紧迫。横河作为测试测量领域的佼佼者，将不断推出创新解决方案，助力用户应对各种挑战。

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