在新能源汽車的開發(fā)過程中，動力系統(tǒng)的高壓部件面臨著國家標(biāo)準(zhǔn)（例如GB 31485-2015 ）和國際標(biāo)準(zhǔn)（例如ISO 7637-4）等一系列嚴(yán)苛要求。這些高壓部件在實(shí)現(xiàn)功能的同時(shí)還要滿足安全、緊湊、堅(jiān)固、輕便、高效的要求，而這也導(dǎo)致了系統(tǒng)的高度復(fù)雜性。整個(gè)系統(tǒng)由不同的供應(yīng)商或者研發(fā)部門所開發(fā)的部件構(gòu)成，其中的高壓部件包括電機(jī)、電池、逆變器、車載充電器、電加熱器、冷卻泵和DC/DC轉(zhuǎn)換器。
在前期開發(fā)模擬階段以及臺架測試時(shí)，需要對高壓部件以及整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行檢驗(yàn)和驗(yàn)證，但是部件或者系統(tǒng)只有通過真實(shí)環(huán)境測試之后才可發(fā)布。
電動汽車內(nèi)有兩組直流電網(wǎng)和DC/DC轉(zhuǎn)換器，因此它的電氣系統(tǒng)要比傳統(tǒng)汽車復(fù)雜得多。并且，不同電動汽車的動力總成、充電部件和高壓用電設(shè)備的設(shè)計(jì)和特性也完全不同。此外車載網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，低壓側(cè)和高壓側(cè)的電壓（高達(dá)800V），對負(fù)載和動力學(xué)的要求均隨車型不同而變化。
1、面臨的挑戰(zhàn)
在高壓車載網(wǎng)絡(luò)的驗(yàn)證過程中，對測量系統(tǒng)的采樣率、安全性和可擴(kuò)展性都有非常高的要求。為了確保高壓部件在任何行駛工況下都工作在一定的電壓范圍內(nèi)，需要對整個(gè)高壓電氣系統(tǒng)的多個(gè)測點(diǎn)進(jìn)行測量。線路中的電感效應(yīng)會產(chǎn)生電壓尖峰，電子器件在快速開關(guān)過程中會引起負(fù)載突變，為了檢測和測定這些突變值需要采用非常高的采樣頻率。為了分析誤差產(chǎn)生的原因，整個(gè)測量過程必須是時(shí)間同步且統(tǒng)一的耦合測量系統(tǒng)。除了車輛總線信息外，車輛中的控制單元也是重要的信息來源，因此在整體性能評估時(shí)也要對其進(jìn)行同步測量。
針對高壓的測量所使用的技術(shù)必須保證人員及設(shè)備安全。在極端的駕駛場景或者行駛工況下對高壓車載網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行驗(yàn)證，用來確保車輛可靠地、安全地運(yùn)行。在為此目的而進(jìn)行的道路試驗(yàn)中，也可以檢查兩臺干擾疊加的電動機(jī)的效果。
雖然電壓尖峰對整個(gè)測量過程只有短暫且微弱的影響，但這些信號對測試人員來說必不可少。另外測量軟件必須可以對信號進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和復(fù)雜計(jì)算，例如：數(shù)據(jù)測量軟件vMeasure exp可以設(shè)置數(shù)據(jù)記錄的觸發(fā)條件為電壓信號的導(dǎo)數(shù)超過了電壓變化的最大值。為了以后對信號進(jìn)行詳細(xì)的分析，測量系統(tǒng)必須能夠記錄所有相關(guān)的數(shù)據(jù)（例如高壓信號、ECU信號和計(jì)算信號等）。
2、解決方案
完整的測量工具鏈應(yīng)包括高壓測量模塊、ECU測量工具以及在線同步數(shù)據(jù)采集和分析的軟件。
- Vector和CSM提供的高壓安全的模塊化測量工具，可以同時(shí)采集高壓網(wǎng)絡(luò)和控制單元中的信號。
- HV Breakout Modules（HV BM）以分流器的形式被分布式地安裝于高壓電纜中,額定電流范圍為±50A～±800A。
- 同步測量電壓和電流信號時(shí)，單個(gè)通道最高采樣率高達(dá)1 MHz。HV BM模塊的電流和電壓測量精度高達(dá) 0.2％。
- 與驗(yàn)證單個(gè)部件（例如電機(jī)）的效率或動力相比，驗(yàn)證整個(gè)系統(tǒng)需要更多的測點(diǎn)，同時(shí)測點(diǎn)數(shù)量取決于整個(gè)系統(tǒng)中的高壓部件數(shù)量。對于乘用車而言，測量點(diǎn)為10～20個(gè)，而卡車所需的測量點(diǎn)更多。所有信號由vMeasure exp進(jìn)行同步記錄，并且可以進(jìn)行實(shí)時(shí)信號處理與計(jì)算，例如通過特定事件觸發(fā)記錄或者計(jì)算與試驗(yàn)相關(guān)的變量。
3、優(yōu)勢
- 整個(gè)測量系統(tǒng)具有快速、精確和靈活等特點(diǎn)，適用于臺架測試和路試時(shí)進(jìn)行高壓電氣系統(tǒng)驗(yàn)證。
- HV BM模塊具有體積小，堅(jiān)固耐用，可直接安裝在車輛中使用等優(yōu)點(diǎn)。無需為車輛配備額外的電流傳感器、電纜和儀表。這不僅可以節(jié)省時(shí)間，降低風(fēng)險(xiǎn)，還可以縮短測量工具鏈并提高測量質(zhì)量。
- 同步記錄所有信號，包括ECU信號和車輛總線信號。
- vMeasure exp在測量過程中可以對測量信號進(jìn)行實(shí)時(shí)的復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算。在對直接測量得到信號進(jìn)行記錄外，還可對濾波信號或計(jì)算信號同步顯示和記錄，此外還可以將它們作為觸發(fā)信號。
- 用戶在進(jìn)行路試時(shí)，可以實(shí)時(shí)測量車載網(wǎng)絡(luò)和高壓部件的電壓、電流并且可以及時(shí)地獲取反饋，使得驗(yàn)證和后續(xù)的分析更加高效。
- 用戶可以通過vSignalyzer對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行自動化的分析和專業(yè)化的視圖顯示，還可以利用數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)vMDM對數(shù)據(jù)進(jìn)行直接地傳輸和安全地存儲。
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