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(shí)/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(dòng)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(duì)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(dòng)新能源汽車高質(zhì)量發(fā)展的必由之路。動(dòng)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(jí)應(yīng)用來滿足多樣化的出行場(chǎng)景，不同整車級(jí)應(yīng)用往往具有不同的電氣通信架構(gòu)。如何針對(duì)模塊化動(dòng)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(cè)試驗(yàn)證，Vector與CSM正在幫助越來越多的客戶應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。

安全

CSM對(duì)測(cè)試驗(yàn)證工作中涉及高壓暴露的測(cè)量場(chǎng)景，從測(cè)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(cè)量模塊示意圖

CSM測(cè)量硬件的高壓（High Voltage）安全概念通過滿足如下測(cè)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(cè)試實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行型式認(rèn)可測(cè)試；

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根據(jù)安全標(biāo)準(zhǔn)DIN EN 61010-1:2010，對(duì)測(cè)量模塊進(jìn)行常規(guī)測(cè)試；

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電磁兼容性測(cè)試(CE)；

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沖擊和振動(dòng)測(cè)試符合DIN EN 60068-2；

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防護(hù)等級(jí)測(cè)試(IP65/IP67)等。

CSM針對(duì)高壓測(cè)試環(huán)境提供從傳感器到測(cè)量模塊的一整套硬件方案，測(cè)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(cè)量通道間、測(cè)量通道與供電端、測(cè)量通道與總線接口、測(cè)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(lì)每通道可調(diào)；

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允許在污染程度為4級(jí)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(cè)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(hào)分析的靈活性以及報(bào)告完成的及時(shí)性上，Vector與CSM對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的熱能（包括電池包溫度場(chǎng)，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(píng)估手段，從而形成一整套自動(dòng)化測(cè)量分析方案，可以為1D能耗仿真、3D電池包溫度場(chǎng)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(cè)量模塊、高壓Breakout Module（HV BM）、高壓數(shù)字化電池包溫度測(cè)量系統(tǒng)（HV DTemp）。

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

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HV BM線纜承載式高壓高精度測(cè)量模塊，可在同一測(cè)點(diǎn)測(cè)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(duì)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(cè)量高壓模擬量信號(hào)；

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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(cè)點(diǎn)位置（如圖4所示）等輸入，精確定制溫度場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)，系統(tǒng)概覽如圖5所示；

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EtherCAT測(cè)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(cè)量數(shù)據(jù)都可基于IEEE 1588/PTP協(xié)議同步。

圖2：HV BM 1.x測(cè)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(cè)量軟件vMeasure內(nèi)置針對(duì)新能源汽車應(yīng)用開發(fā)的eMobilityAnalyzer函數(shù)庫。

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測(cè)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(cè)量的模擬量信號(hào)，使用eMobilityAnalyzer函數(shù)庫進(jìn)行實(shí)時(shí)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(píng)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(píng)估、Fourier分析等，如圖6所示。

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在新能源汽車動(dòng)力系統(tǒng)測(cè)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(hào)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(dòng)化分析，并生成定制化的測(cè)試實(shí)驗(yàn)報(bào)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(tái)

靈活拓展應(yīng)用

Vector與CSM提供的新能源汽車動(dòng)力系統(tǒng)測(cè)量方案適用于純電、增程式、燃料電池等整車應(yīng)用測(cè)試場(chǎng)景，以測(cè)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(cè)量需求，最終幫助客戶安全、高效地評(píng)估動(dòng)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(dòng)力系統(tǒng)測(cè)量方案在臺(tái)架性能測(cè)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(cè)量高壓部件電壓、電流測(cè)量；

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

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

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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(dòng)力系統(tǒng)臺(tái)架測(cè)試方案

新能源汽車動(dòng)力系統(tǒng)測(cè)量方案在燃料電池系統(tǒng)測(cè)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(cè)量部件濕度、壓力信號(hào)；

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應(yīng)用HV BM系列產(chǎn)品測(cè)量高壓部件電壓、電流測(cè)量；

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

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

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應(yīng)用HV DTemp測(cè)量高電池包溫度場(chǎng)；

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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(dòng)力系統(tǒng)臺(tái)架測(cè)量方案

新能源汽車動(dòng)力系統(tǒng)測(cè)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(dòng)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(cè)量麥克風(fēng)、振動(dòng)傳感器信號(hào)；

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應(yīng)用HV BM系列產(chǎn)品測(cè)量高壓部件電壓、電流測(cè)量；

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

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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(píng)估。

圖11：電驅(qū)動(dòng)性能及NVH測(cè)評(píng)系統(tǒng)

寫在最后

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