高壓電氣系統(tǒng)驗(yàn)證

純電和混合動(dòng)力汽車(chē)中的高壓電氣系統(tǒng)關(guān)乎整車(chē)的能耗和安全，需要在部件及整車(chē)開(kāi)發(fā)階段做全面的測(cè)試與驗(yàn)證。符合ISO 21498*標(biāo)準(zhǔn)的電壓、電流一體式測(cè)量模塊CSM HV BM系列產(chǎn)品，可以直接串聯(lián)在整車(chē)級(jí)別的高壓電氣線(xiàn)纜中，安全可靠的完成高壓電氣系統(tǒng)的驗(yàn)證工作。

背景

高壓電氣系統(tǒng)中的逆變器和DC/DC轉(zhuǎn)換器會(huì)在高壓直流電路中產(chǎn)生紋波電壓和電流。這種紋波需要在整個(gè)開(kāi)發(fā)階段的不同用戶(hù)使用場(chǎng)景中，對(duì)其波動(dòng)的模式比如幅值、斜率進(jìn)行測(cè)量并予以控制，超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的紋波電壓、電流會(huì)導(dǎo)致部件損壞。

為了應(yīng)對(duì)高壓電氣系統(tǒng)中類(lèi)似紋波過(guò)大導(dǎo)致部件失效的問(wèn)題，德國(guó)汽車(chē)廠商均制定專(zhuān)有標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電動(dòng)車(chē)高壓部件的電氣性能和電氣安全作出要求，其中也包含嚴(yán)苛的測(cè)試條件，例如MBN LV 123（梅賽德斯-奔馳），GS 95023（寶馬集團(tuán)）和VW 80303（大眾集團(tuán)）等。

除此之外，為了確保整車(chē)運(yùn)行狀態(tài)下的電氣系統(tǒng)足夠可靠，能夠滿(mǎn)足所有的日常使用要求，超越上述專(zhuān)有標(biāo)準(zhǔn)的極端測(cè)試條件也被整車(chē)廠采用，其中包括在危急駕駛情況下，驗(yàn)證開(kāi)關(guān)型電力電子器件的電壓波動(dòng)和電壓紋波是否始終保持在規(guī)定的限值內(nèi)。

挑戰(zhàn)

挑戰(zhàn)之一是如何在駕駛時(shí)快速準(zhǔn)確地記錄車(chē)輛高壓電氣系統(tǒng)中的電壓和電流特性。在駕駛時(shí)對(duì)高壓電氣系統(tǒng)的真實(shí)電壓和電流采集是必要的，因?yàn)闇y(cè)試臺(tái)架的測(cè)量是不能充分模擬關(guān)鍵的駕駛場(chǎng)景。由于測(cè)試對(duì)象既包括電動(dòng)力系統(tǒng)，也包含電動(dòng)壓縮機(jī)等用電部件單元，應(yīng)盡可能以高采樣頻率完成測(cè)試。此外，整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)需要在不同車(chē)型平臺(tái)上運(yùn)行，方案上需要靈活、可拓展、耐高壓和可重復(fù)使用。

接下來(lái)的挑戰(zhàn)在于數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、數(shù)據(jù)分析及管理。在某些工況下需要對(duì)多達(dá)30個(gè)高頻信號(hào)進(jìn)行采集顯示，以便可以實(shí)時(shí)觀測(cè)到真實(shí)駕駛情況對(duì)高壓系統(tǒng)的影響。測(cè)量系統(tǒng)需要具備多模式智能觸發(fā)記錄功能，捕捉某些運(yùn)行工況的瞬態(tài)電壓峰值并包含所有ECU數(shù)據(jù)。最后，需要將測(cè)量數(shù)據(jù)與專(zhuān)業(yè)的-測(cè)量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對(duì)接，完成整個(gè)測(cè)試開(kāi)發(fā)驗(yàn)證。

Vector-CSM電動(dòng)汽車(chē)高壓測(cè)量分析系統(tǒng)

Vector-CSM電動(dòng)汽車(chē)高壓測(cè)量分析系統(tǒng)提供完整的測(cè)量工具鏈以實(shí)現(xiàn)所有數(shù)據(jù)的同步采集，包括-安全、可靠的高壓測(cè)量模塊，ECU數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析軟件。

CSM HV Breakout Module可以在惡劣工況下安全的完成高壓線(xiàn)纜承載式電壓和電流測(cè)量，采集的電流量程可以通過(guò)高精度分流器來(lái)靈活匹配。

HV BM的采樣頻率最高可達(dá)1 MS/s，上位機(jī)軟件vMeasure或CANape可以實(shí)現(xiàn)多達(dá)40通道的電壓和電流采集、ECU數(shù)據(jù)記錄并完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析，各采集通道的時(shí)鐘同步可以選擇精確時(shí)間協(xié)議（PTP）或硬件同步。

用戶(hù)可以觸發(fā)測(cè)量來(lái)記錄特定事件或者完成與測(cè)試相關(guān)的分析計(jì)算。為了檢測(cè)高壓電壓紋波的隨機(jī)電壓峰值，可以關(guān)聯(lián)算法觸發(fā)條件來(lái)記錄數(shù)據(jù)，例如對(duì)電壓信號(hào)隨時(shí)間求導(dǎo)。觸發(fā)記錄可避免大量數(shù)據(jù)的不必要存儲(chǔ)。例如，可以存儲(chǔ)觸發(fā)事件的一定時(shí)間窗口內(nèi)的所有高壓電壓、電流信號(hào)和車(chē)輛總線(xiàn)數(shù)據(jù)。

顯著優(yōu)勢(shì)

創(chuàng)新的高壓測(cè)量-系統(tǒng)，適用于在路試和臺(tái)架上驗(yàn)證和確認(rèn)車(chē)載高壓電氣系統(tǒng)性能。

圖：即插即用的CSM HV BM 系統(tǒng)包含高壓接插件以及高壓線(xiàn)束等，適用于臺(tái)架和整車(chē)測(cè)試場(chǎng)景，采樣頻率最高可達(dá)1 MHz

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CSM HV BM可以實(shí)現(xiàn)在路試中分布式測(cè)量高壓線(xiàn)纜（高達(dá)95 mm2）中的電壓和電流。將高壓線(xiàn)纜連接并封閉于測(cè)量設(shè)備中，以實(shí)現(xiàn)密封防水和高壓保護(hù)；

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CSM高壓測(cè)量系統(tǒng)可以同樣適用于部件測(cè)試臺(tái)或環(huán)境倉(cāng)轉(zhuǎn)轂測(cè)試臺(tái)。這使得工程師能夠在車(chē)輛的不同階段完成高壓電氣系統(tǒng)的測(cè)試開(kāi)發(fā)。

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在實(shí)踐中，除了高壓電壓和電流測(cè)量以外，經(jīng)常會(huì)涉及使用額外的CSM測(cè)量模塊來(lái)測(cè)量監(jiān)控低壓電氣系統(tǒng)和部件溫度特性，例如監(jiān)控12 V/48 V電氣系統(tǒng)中的電壓紋波或在持續(xù)極端負(fù)載下測(cè)量高壓線(xiàn)束的溫度。

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可以同時(shí)測(cè)量和分析高壓電氣系統(tǒng)的電壓和電流信號(hào)、車(chē)輛總線(xiàn)和控制器內(nèi)部的數(shù)據(jù)，以便精確檢查，追溯特定事件的原因。

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CSM可以提供定制的即插即用的HV BM套件，包括定制長(zhǎng)度的高壓電纜、連接器和插座，方便在整車(chē)上安裝且可重復(fù)使用。這樣可以在任何設(shè)計(jì)階段的車(chē)輛上進(jìn)行快速測(cè)量。

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HV BM的可選連接器即PowerLok插件系統(tǒng)可用于在測(cè)試臺(tái)上進(jìn)行測(cè)量。使用該插件可以快速安全評(píng)估不同的高壓部件，并分析他們之間的相關(guān)性。