双方向電源を用いた車載高圧電装品向けLV123規格試験
双方向電源を用いた車載高圧電装品向けLV123規格試験
高電圧対応 双方向電源PSBシリーズ
近年の電動化の流れにより、高圧電装品がハイブリッド、プラグインハイブリッド、電気自動車、燃料電池車などの電動化車両で広く使用されています。これらの高圧電装品をシステム内で使用する際、電気的な安全性を確保することが一つの大きな課題となります。
LV123（Liefer Vorschrift）規格は欧州の自動車メーカ中心に標準規格として策定されており、高圧電装品（60-1500V）の供給仕様として、電気的特性と電気的安全性に関する要件と各試験項目を指定しています。近年では、高圧における電気妨害に関する国際標準規格ISO7637-4も策定されており、欧州向けに限らず全世界的に高圧電装品に対する試験の需要が急増しています。
本稿では、双方向電源PSBシリーズのアプリケーションとして、高圧・高スルーレート・複雑化するLV123規格試験項目を低コスト・省スペースで満足する方法を紹介いたします。
LV123規格の試験対象は下記になります。
最大動作電圧が
DC：60 - 1500V もしくは AC：30 - 1000Vrms
の高圧部品もしくは高圧回路 （電圧カテゴリB）
参考文献:ECS-R100、GB/T 18384.3、ISO 6469-3
LV123規格では下記の動作電圧範囲や電気妨害環境（リップルノイズなど）が定義されており、それぞれに対応した試験プロファイルが規定されています。
- 通常動作保証範囲 Unlimited Operating Capability
- 動作上限電圧 Upper Limited Operating Capability
- 動作下限電圧 Lower Limited Operating Capability
- 制御可能電圧範囲 Highly Limited Operating Capability
- 過電圧・過小電圧 Overvoltage / Undervoltage
- 高速電圧リップル印加 Present Voltage Dynamic and Present Voltage Ripple
| HV-voltage ranges |
overvoltage | Upper HV circuit limit voltage |
Maximum operating voltage |
Upper limited operating capability |
Unlimited operating capability |
Lower limited operating capability |
Highly limited operating capability |
Undervoltage |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| HV-operating range |
B3 / B4 | B3 / B4 | B2 | B2 | B1 | B2 | B2 a / B3 b | B3 |
| Unit | V d.c | V d.c | V d.c | V d.c | V d.c | V d.c | V d.c | V d.c |
| HV_1 | 220 | 220 | 200 | 190-200 | 90-190 | 80-90 | 60-80 | 0-60 |
| HV_2a | 410 | 410 | 360 | 340-360 | 170-340 | 160-170 | 120-160 | 0-120 |
| HV_2b | 500 | 500 | 470 | 450-470 | 250-450 | 200-250 | 150-200 | 0-150 |
| HV_3 | 800 | 800 | 700 | 750-770 | 520-750 | 450-520 | - | 0-450 |
これらの試験要件の中では、各電圧レベルを推移するスルーレートが規定されており、通常は20V/msec、中には250V/msecという非常に早いスルーレートが必要な試験項目もあります。また、20kHzレベルの高速リップルを重畳する試験項目も存在しており、試験項目を満足するために必要な装置が大型化・高コスト化するという問題がありました。
この高圧かつ複雑な試験プロファイルを低コスト・省スペースで実現するに当たり、ドイツEA Elektro-Automatik社製の双方向電源PSBシリーズを紹介させて頂きます。
- 高スルーレート（最大300V/msec）
- 任意波形・シーケンス機能
- 1台に 電源および電子負荷の機能が両方具備（立上り立下り共に高速）
- 直列接続無しで最大 2000VDCの高電圧出力
- 大容量・コンパクト（30kW/4U）、1MWまでの並列増設可能
シーケンス機能を使用してのLV123高電圧変動試験
PSBシリーズの任意波形・シーケンス機能によりLV123試験用の波形を簡単に設定することが可能です。また、LV123試験では800V以上の高電圧印加が必要なケースもありますが、PSBシリーズでは最大2000VDCまで出力可能です。下の図はLV123の動作上限電圧および動作下限電圧のテストプロファイルをPSBシリーズのシーケンス機能を使用して出力させた例になります。
LV123テストプロファイル
csv形式によるシーケンス設定
動作上限電圧試験
動作下限電圧試験
通常動作保証範囲試験
制御可能下限電圧試験
リップル重畳試験
外部結合装置を使用することにより、1500V までの高電圧レベルオフセットに試験電圧リップル試験を実施することができます。重畳可能なリップルは最大300kHz/±50Vpp/±10Appと高周波・大容量にも対応可能です。また外部結合方式を採用することで、試験構成を非常にコンパクトかつ低コストに構築することも出来ます。
PSB9000（AC400V入力）/PSB9000JP（AC200V入力）
双方向直流電源のラインナップ
| 電力 | 2.5kW（JP）/5kW | 5kW（JP）/10kW | 7.5kW（JP）/15kW |
|---|---|---|---|
| 電圧 | 電流 | ||
| 60V | 120A | 240A | 360A |
| 80V | 120A | 240A | 360A |
| 200V | 70A | 140A | 210A |
| 360V | 40A | 80A | 120A |
| 500V | 30A | 60A | 90A |
| 750A | 20A | 40A | 60A |
| 1000V | － | － | 40A |
| 1500V | － | － | 30A |
PSB10000/PSB10000JP双方向直流電源ラインナップ
| 電力 | 15kW（JP）/30kW |
|---|---|
| 電圧 | 電流 |
| 60V | 1000A |
| 80V | 1000A |
| 200V | 420A |
| 360V | 240A |
| 500V | 180A |
| 750V | 120A |
| 1000V | 80A |
| 1500V | 60A |
| 2000V | 40A |
関連製品
参考資料
EA Elektro-Automatik社アプリケーションノート：Bi-Directional Operation – Automotive LV 123 Test Standard
お問い合わせ先
株式会社東陽テクニカ 理化学計測部