無論是“碳達(dá)峰，碳中和”的國家愿景，還是“到2025年，純電乘用車新車平均電耗降至12.0千瓦時/百公里，到2035年，純電汽車成為新銷售車輛的主流，公共領(lǐng)域用車全面電動化，燃料電池汽車實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用”的行業(yè)期許，都對高速發(fā)展的新能源汽車行業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)。

發(fā)展整車集成技術(shù)創(chuàng)新，提升新能源基礎(chǔ)核心技術(shù)是推動新能源汽車高質(zhì)量發(fā)展的必由之路。動力系統(tǒng)作為新能源汽車的核心基礎(chǔ)部件，將以模塊化的形式匹配不同整車級應(yīng)用來滿足多樣化的出行場景，不同整車級應(yīng)用往往具有不同的電氣通信架構(gòu)。如何針對模塊化動力系統(tǒng)在復(fù)雜的整車應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)安全、高效的測試驗(yàn)證，Vector與CSM正在幫助越來越多的客戶應(yīng)對這一挑戰(zhàn)。

安全

CSM對測試驗(yàn)證工作中涉及高壓暴露的測量場景，從測量設(shè)備角度做安全防護(hù)，概念展示如圖1所示。

圖1：基于CAN總線的CSM高壓測量模塊示意圖

CSM測量硬件的高壓（High Voltage）安全概念通過滿足如下測試標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)：

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根據(jù)安全標(biāo)準(zhǔn)DIN EN 61010-1:2010，由認(rèn)可的測試實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行型式認(rèn)可測試；

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根據(jù)安全標(biāo)準(zhǔn)DIN EN 61010-1:2010，對測量模塊進(jìn)行常規(guī)測試；

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電磁兼容性測試(CE)；

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沖擊和振動測試符合DIN EN 60068-2；

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防護(hù)等級測試(IP65/IP67)等。

CSM針對高壓測試環(huán)境提供從傳感器到測量模塊的一整套硬件方案，測量硬件的安全特性包括：

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根據(jù)EN 61010-1:2010進(jìn)行電氣隔離和加強(qiáng)絕緣，包括：測量通道間、測量通道與供電端、測量通道與總線接口、測量通道與外殼；

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根據(jù)EN61010-1:2010標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)絕緣電氣隔離下的傳感器激勵每通道可調(diào)；

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允許在污染程度為4級的環(huán)境中使用（HV Minimodule和Breakout Module）；

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附加的接地端子，用于連接車體的地線等。

高效

在實(shí)現(xiàn)測量高壓安全的前提下，從傳感器支持的多樣性、安裝布置的便捷性、信號分析的靈活性以及報告完成的及時性上，Vector與CSM對動力系統(tǒng)的熱能（包括電池包溫度場，電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子溫度，IGBT、電容和電阻溫度，冷卻系統(tǒng)等），機(jī)械能（包括電機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩等）和電能（包括三相高頻1000V電壓和1000A電流等）提供評估手段，從而形成一整套自動化測量分析方案，可以為1D能耗仿真、3D電池包溫度場仿真、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、控制算法開發(fā)以及用戶體驗(yàn)等方向提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支持。

硬件包括CSM測量模塊、高壓Breakout Module（HV BM）、高壓數(shù)字化電池包溫度測量系統(tǒng)（HV DTemp）。

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測量電流、電壓、溫度、速度、扭矩、加速度、應(yīng)變、振動、流量、濕度、壓力、頻率等信號；

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HV BM線纜承載式高壓高精度測量模塊，可在同一測點(diǎn)測量1000V電壓和1000A電流（原理圖如圖2所示），根據(jù)客戶高壓部件線束接插件定制對接插頭（應(yīng)用實(shí)例如圖3所示），以便在整車上安全可靠地測量高壓模擬量信號；

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HV DTemp提供數(shù)字化溫度傳感器，根據(jù)電池包規(guī)格、溫度測點(diǎn)位置（如圖4所示）等輸入，精確定制溫度場測量系統(tǒng)，系統(tǒng)概覽如圖5所示；

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EtherCAT測量模塊的單通道采樣頻率最高可達(dá)1MHz(1μs)；

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所有測量數(shù)據(jù)都可基于IEEE 1588/PTP協(xié)議同步。

圖2：HV BM 1.x測量電壓和電流連接圖

圖3：HV BM 1.2定制化接頭應(yīng)用實(shí)例

圖4：數(shù)字化溫度傳感器布置

圖5：HV DTemp系統(tǒng)示意圖

測量軟件vMeasure內(nèi)置針對新能源汽車應(yīng)用開發(fā)的eMobilityAnalyzer函數(shù)庫。

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測量軟件可同步采集物理量、ECU內(nèi)部數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、GPS以及總線數(shù)據(jù)等；

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通過CSM硬件測量的模擬量信號，使用eMobilityAnalyzer函數(shù)庫進(jìn)行實(shí)時計(jì)算，包括電機(jī)功率計(jì)算、諧波分析、高通/低通濾波、紋波分析、PWM功率分析、高壓直流輸入/輸出效率評估、高壓直流電特性分析、軸端機(jī)械功率計(jì)算、OBC充電效率評估、Fourier分析等，如圖6所示。

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在新能源汽車動力系統(tǒng)測量方案中集成總線通訊接口卡，靈活滿足CAN/CAN FD/LIN/FlexRay/Ethernet等車載網(wǎng)絡(luò)總線信號記錄，總線接口卡產(chǎn)品概覽見圖7。

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上述多源數(shù)據(jù)可以通過GL系列記錄儀、vMeasure/CANape軟件上傳至vMDM服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)管理、分布式計(jì)算、自動化分析，并生成定制化的測試實(shí)驗(yàn)報告，系統(tǒng)框架如圖8所示。

圖6：eMobilityAnalyzer函數(shù)庫功能概覽

圖7：總線接口卡產(chǎn)品概覽

圖8：分布式、可拓展數(shù)據(jù)采集管理分析平臺

靈活拓展應(yīng)用

Vector與CSM提供的新能源汽車動力系統(tǒng)測量方案適用于純電、增程式、燃料電池等整車應(yīng)用測試場景，以測量精度高、工作溫度范圍廣、能耗低等特性滿足客戶在性能開發(fā)、標(biāo)定、驗(yàn)證等開發(fā)階段的測量需求，最終幫助客戶安全、高效地評估動力學(xué)、經(jīng)濟(jì)性、NVH、可靠性等產(chǎn)品目標(biāo)。

新能源汽車動力系統(tǒng)測量方案在臺架性能測試中的應(yīng)用，方案示意圖見9

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應(yīng)用HV BM系列產(chǎn)品測量高壓部件電壓、電流測量；

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應(yīng)用CNT4 evo測量部件轉(zhuǎn)速、扭矩傳感器信號；

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應(yīng)用HV TH evo系列產(chǎn)品測量高壓部件溫度信號；

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應(yīng)用eMobilityAnalyzer完成系統(tǒng)功率分析、效率計(jì)算、能耗計(jì)算等。

圖9：新能源汽車動力系統(tǒng)臺架測試方案

新能源汽車動力系統(tǒng)測量方案在燃料電池系統(tǒng)測試中的應(yīng)用，方案示意圖見10

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應(yīng)用AD pro、HV AD系列產(chǎn)品測量部件濕度、壓力信號；

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應(yīng)用HV BM系列產(chǎn)品測量高壓部件電壓、電流測量；

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應(yīng)用CNT4 evo測量部件轉(zhuǎn)速、扭矩、流量傳感器信號；

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應(yīng)用HV TH evo系列產(chǎn)品測量高壓部件溫度信號；

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應(yīng)用HV DTemp測量高電池包溫度場；

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應(yīng)用eMobilityanalyzer完成系統(tǒng)功率分析、效率計(jì)算、能耗計(jì)算等。

圖10：燃料電池動力系統(tǒng)臺架測量方案

新能源汽車動力系統(tǒng)測量方案與Mueller-BBM VAS公司的PAK系列產(chǎn)品配合在整車噪聲、振動性能優(yōu)化中的應(yīng)用，方案示意圖見11

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應(yīng)用AD IE100測量麥克風(fēng)、振動傳感器信號；

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應(yīng)用HV BM系列產(chǎn)品測量高壓部件電壓、電流測量；

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應(yīng)用HV TH evo系列產(chǎn)品測量高壓部件溫度信號；

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應(yīng)用eMobilityanalyzer完成系統(tǒng)功率分析、效率計(jì)算、能耗計(jì)算等；

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應(yīng)用PAK 6.X軟件完成部件的NVH性能評估。

圖11：電驅(qū)動性能及NVH測評系統(tǒng)

寫在最后

我們致力于提供定制化的測量解決方案，以幫助客戶高效、快速、輕松地完成測試任務(wù)。如果您面臨有挑戰(zhàn)性、復(fù)雜的測量任務(wù)，歡迎隨時聯(lián)系我們。