安全，高效，靈活擴展的新能源汽車動力系統測試解決方案 | Vector與CSM助力核心技術創新，提升終端用戶體驗

無論是“碳達峰，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，公共領域用車全面電動化，燃料電池汽車實現商業化應用”的行業期許，都對高速發展的新能源汽車行業提出了新的挑戰。

發展整車集成技術創新，提升新能源基礎核心技術是推動新能源汽車高質量發展的必由之路。動力系統作為新能源汽車的核心基礎部件，將以模塊化的形式匹配不同整車級應用來滿足多樣化的出行場景，不同整車級應用往往具有不同的電氣通信架構。如何針對模塊化動力系統在復雜的整車應用中實現安全、高效的測試驗證，Vector與CSM正在幫助越來越多的客戶應對這一挑戰。

安全

CSM對測試驗證工作中涉及高壓暴露的測量場景，從測量設備角度做安全防護，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準來實現：

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根據安全標準DIN EN 61010-1:2010，由認可的測試實驗室進行型式認可測試；

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根據安全標準DIN EN 61010-1:2010，對測量模塊進行常規測試；

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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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防護等級測試(IP65/IP67)等。

CSM針對高壓測試環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EN 61010-1:2010進行電氣隔離和加強絕緣，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EN61010-1:2010標準，實現加強絕緣電氣隔離下的傳感器激勵每通道可調；

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允許在污染程度為4級的環境中使用（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

在實現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對動力系統的熱能（包括電池包溫度場，電機定子和轉子溫度，IGBT、電容和電阻溫度，冷卻系統等），機械能（包括電機轉速和扭矩等）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、系統設計、控制算法開發以及用戶體驗等方向提供堅實的數據支持。

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

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測量電流、電壓、溫度、速度、扭矩、加速度、應變、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，可在同一測點測量1000V電壓和1000A電流（原理圖如圖2所示），根據客戶高壓部件線束接插件定制對接插頭（應用實例如圖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提供數字化溫度傳感器，根據電池包規格、溫度測點位置（如圖4所示）等輸入，精確定制溫度場測量系統，系統概覽如圖5所示；

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EtherCAT測量模塊的單通道采樣頻率最高可達1MHz(1μs)；

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所有測量數據都可基于IEEE 1588/PTP協議同步。

圖2：HV BM 1.x測量電壓和電流連接圖

圖3：HV BM 1.2定制化接頭應用實例

圖4：數字化溫度傳感器布置

圖5：HV DTemp系統示意圖

測量軟件vMeasure內置針對新能源汽車應用開發的eMobilityAnalyzer函數庫。

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測量軟件可同步采集物理量、ECU內部數據、視頻數據、GPS以及總線數據等；

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通過CSM硬件測量的模擬量信號，使用eMobilityAnalyzer函數庫進行實時計算，包括電機功率計算、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、軸端機械功率計算、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等車載網絡總線信號記錄，總線接口卡產品概覽見圖7。

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上述多源數據可以通過GL系列記錄儀、vMeasure/CANape軟件上傳至vMDM服務器進行數據管理、分布式計算、自動化分析，并生成定制化的測試實驗報告，系統框架如圖8所示。

圖6：eMobilityAnalyzer函數庫功能概覽

圖7：總線接口卡產品概覽

圖8：分布式、可拓展數據采集管理分析平臺

靈活拓展應用

Vector與CSM提供的新能源汽車動力系統測量方案適用于純電、增程式、燃料電池等整車應用測試場景，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、標定、驗證等開發階段的測量需求，最終幫助客戶安全、高效地評估動力學、經濟性、NVH、可靠性等產品目標。

新能源汽車動力系統測量方案在臺架性能測試中的應用，方案示意圖見9

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應用HV BM系列產品測量高壓部件電壓、電流測量；

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應用CNT4 evo測量部件轉速、扭矩傳感器信號；

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應用HV TH evo系列產品測量高壓部件溫度信號；

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應用eMobilityAnalyzer完成系統功率分析、效率計算、能耗計算等。

圖9：新能源汽車動力系統臺架測試方案

新能源汽車動力系統測量方案在燃料電池系統測試中的應用，方案示意圖見10

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應用AD pro、HV AD系列產品測量部件濕度、壓力信號；

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應用HV BM系列產品測量高壓部件電壓、電流測量；

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應用CNT4 evo測量部件轉速、扭矩、流量傳感器信號；

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應用HV TH evo系列產品測量高壓部件溫度信號；

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應用HV DTemp測量高電池包溫度場；

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應用eMobilityanalyzer完成系統功率分析、效率計算、能耗計算等。

圖10：燃料電池動力系統臺架測量方案

新能源汽車動力系統測量方案與Mueller-BBM VAS公司的PAK系列產品配合在整車噪聲、振動性能優化中的應用，方案示意圖見11

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應用AD IE100測量麥克風、振動傳感器信號；

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應用HV BM系列產品測量高壓部件電壓、電流測量；

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應用HV TH evo系列產品測量高壓部件溫度信號；

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應用eMobilityanalyzer完成系統功率分析、效率計算、能耗計算等；

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應用PAK 6.X軟件完成部件的NVH性能評估。

圖11：電驅動性能及NVH測評系統

寫在最后

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