安全，高效，灵活扩展的新能源汽车动力系统测试解决方案 | Vector与CSM助力核心技术创新，提升终端用户体验

无论是“碳达峰，碳中和”的国家愿景，还是“到2025年，纯电乘用车新车平均电耗降至12.0千瓦时/百公里，到2035年，纯电汽车成为新销售车辆的主流，公共领域用车全面电动化，燃料电池汽车实现商业化应用”的行业期许，都对高速发展的新能源汽车行业提出了新的挑战。

发展整车集成技术创新，提升新能源基础核心技术是推动新能源汽车高质量发展的必由之路。动力系统作为新能源汽车的核心基础部件，将以模块化的形式匹配不同整车级应用来满足多样化的出行场景，不同整车级应用往往具有不同的电气通信架构。如何针对模块化动力系统在复杂的整车应用中实现安全、高效的测试验证，Vector与CSM正在帮助越来越多的客户应对这一挑战。

安全

CSM对测试验证工作中涉及高压暴露的测量场景，从测量设备角度做安全防护，概念展示如图1所示。

图1：基于CAN总线的CSM高压测量模块示意图

CSM测量硬件的高压（High Voltage）安全概念通过满足如下测试标准来实现：

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根据安全标准DIN EN 61010-1:2010，由认可的测试实验室进行型式认可测试；

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根据安全标准DIN EN 61010-1:2010，对测量模块进行常规测试；

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电磁兼容性测试(CE)；

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冲击和振动测试符合DIN EN 60068-2；

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防护等级测试(IP65/IP67)等。

CSM针对高压测试环境提供从传感器到测量模块的一整套硬件方案，测量硬件的安全特性包括：

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根据EN 61010-1:2010进行电气隔离和加强绝缘，包括：测量通道间、测量通道与供电端、测量通道与总线接口、测量通道与外壳；

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根据EN61010-1:2010标准，实现加强绝缘电气隔离下的传感器激励每通道可调；

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允许在污染程度为4级的环境中使用（HV Minimodule和Breakout Module）；

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附加的接地端子，用于连接车体的地线等。

高效

在实现测量高压安全的前提下，从传感器支持的多样性、安装布置的便捷性、信号分析的灵活性以及报告完成的及时性上，Vector与CSM对动力系统的热能（包括电池包温度场，电机定子和转子温度，IGBT、电容和电阻温度，冷却系统等），机械能（包括电机转速和扭矩等）和电能（包括三相高频1000V电压和1000A电流等）提供评估手段，从而形成一整套自动化测量分析方案，可以为1D能耗仿真、3D电池包温度场仿真、系统设计、控制算法开发以及用户体验等方向提供坚实的数据支持。

硬件包括CSM测量模块、高压Breakout Module（HV BM）、高压数字化电池包温度测量系统（HV DTemp）。

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测量电流、电压、温度、速度、扭矩、加速度、应变、振动、流量、湿度、压力、频率等信号；

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HV BM线缆承载式高压高精度测量模块，可在同一测点测量1000V电压和1000A电流（原理图如图2所示），根据客户高压部件线束接插件定制对接插头（应用实例如图3所示），以便在整车上安全可靠地测量高压模拟量信号；

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HV DTemp提供数字化温度传感器，根据电池包规格、温度测点位置（如图4所示）等输入，精确定制温度场测量系统，系统概览如图5所示；

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EtherCAT测量模块的单通道采样频率最高可达1MHz(1μs)；

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所有测量数据都可基于IEEE 1588/PTP协议同步。

图2：HV BM 1.x测量电压和电流连接图

图3：HV BM 1.2定制化接头应用实例

图4：数字化温度传感器布置

图5：HV DTemp系统示意图

测量软件vMeasure内置针对新能源汽车应用开发的eMobilityAnalyzer函数库。

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测量软件可同步采集物理量、ECU内部数据、视频数据、GPS以及总线数据等；

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通过CSM硬件测量的模拟量信号，使用eMobilityAnalyzer函数库进行实时计算，包括电机功率计算、谐波分析、高通/低通滤波、纹波分析、PWM功率分析、高压直流输入/输出效率评估、高压直流电特性分析、轴端机械功率计算、OBC充电效率评估、Fourier分析等，如图6所示。

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在新能源汽车动力系统测量方案中集成总线通讯接口卡，灵活满足CAN/CAN FD/LIN/FlexRay/Ethernet等车载网络总线信号记录，总线接口卡产品概览见图7。

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上述多源数据可以通过GL系列记录仪、vMeasure/CANape软件上传至vMDM服务器进行数据管理、分布式计算、自动化分析，并生成定制化的测试实验报告，系统框架如图8所示。

图6：eMobilityAnalyzer函数库功能概览

图7：总线接口卡产品概览

图8：分布式、可拓展数据采集管理分析平台

灵活拓展应用

Vector与CSM提供的新能源汽车动力系统测量方案适用于纯电、增程式、燃料电池等整车应用测试场景，以测量精度高、工作温度范围广、能耗低等特性满足客户在性能开发、标定、验证等开发阶段的测量需求，最终帮助客户安全、高效地评估动力学、经济性、NVH、可靠性等产品目标。

新能源汽车动力系统测量方案在台架性能测试中的应用，方案示意图见9

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应用HV BM系列产品测量高压部件电压、电流测量；

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应用CNT4 evo测量部件转速、扭矩传感器信号；

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应用HV TH evo系列产品测量高压部件温度信号；

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应用eMobilityAnalyzer完成系统功率分析、效率计算、能耗计算等。

图9：新能源汽车动力系统台架测试方案

新能源汽车动力系统测量方案在燃料电池系统测试中的应用，方案示意图见10

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应用AD pro、HV AD系列产品测量部件湿度、压力信号；

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应用HV BM系列产品测量高压部件电压、电流测量；

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应用CNT4 evo测量部件转速、扭矩、流量传感器信号；

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应用HV TH evo系列产品测量高压部件温度信号；

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应用HV DTemp测量高电池包温度场；

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应用eMobilityanalyzer完成系统功率分析、效率计算、能耗计算等。

图10：燃料电池动力系统台架测量方案

新能源汽车动力系统测量方案与Mueller-BBM VAS公司的PAK系列产品配合在整车噪声、振动性能优化中的应用，方案示意图见11

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应用AD IE100测量麦克风、振动传感器信号；

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应用HV BM系列产品测量高压部件电压、电流测量；

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应用HV TH evo系列产品测量高压部件温度信号；

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应用eMobilityanalyzer完成系统功率分析、效率计算、能耗计算等；

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应用PAK 6.X软件完成部件的NVH性能评估。

图11：电驱动性能及NVH测评系统

写在最后

我们致力于提供定制化的测量解决方案，以帮助客户高效、快速、轻松地完成测试任务。如果您面临有挑战性、复杂的测量任务，欢迎随时联系我们。