集成化新能源電控系統(tǒng)標(biāo)定解決方案

2025年11月19日，在第六屆汽車(chē)高壓及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)大會(huì)上，易特馳標(biāo)定解決方案高級(jí)專(zhuān)家雷翀介紹了ETAS集成化新能源電控系統(tǒng)標(biāo)定解決方案。

ETAS通過(guò)高精度時(shí)間同步技術(shù)，確保信號(hào)源同步誤差小于1微秒，支持上萬(wàn)個(gè)變量同步測(cè)量，并提供基于Python的自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理與AI模型嵌入式部署能力。該方案已服務(wù)超1000家客戶(hù)，應(yīng)用于超1萬(wàn)輛測(cè)試車(chē)，覆蓋電機(jī)與電池兩大核心部件，涵蓋電流、扭矩、溫度、SoC、熱管理等關(guān)鍵參數(shù)的標(biāo)定與優(yōu)化，助力實(shí)現(xiàn)高效、精準(zhǔn)的電控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與調(diào)試。

雷翀通過(guò)多個(gè)實(shí)際案例展示了ETAS解決方案的廣泛應(yīng)用。在電機(jī)電流與扭矩標(biāo)定中，整合第三方工具實(shí)現(xiàn)多變量測(cè)量與功率分析；基于AI的無(wú)傳感器系統(tǒng)利用軟件模型替代物理傳感器，顯著降低成本并提升系統(tǒng)可靠性；電子剎停標(biāo)定通過(guò)多控制器協(xié)同，實(shí)現(xiàn)機(jī)械與電子制動(dòng)的平滑切換與平衡控制；熱管理系統(tǒng)則通過(guò)可視化界面與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，優(yōu)化冷卻效率與電池?zé)崞胶獠呗?。這些案例充分體現(xiàn)了ETAS在提升新能源汽車(chē)電控系統(tǒng)性能、安全性與開(kāi)發(fā)效率方面的綜合能力。

雷翀｜易特馳標(biāo)定解決方案高級(jí)專(zhuān)家

以下為演講內(nèi)容整理：

ETAS是一個(gè)很好的合作伙伴。就電控系統(tǒng)而言，高精度的時(shí)間同步至關(guān)重要。ETAS可確保各信號(hào)源的時(shí)間同步誤差控制在1微秒以?xún)?nèi)。另外，能在不占用控制器時(shí)鐘資源的條件下，實(shí)現(xiàn)對(duì)超過(guò)上萬(wàn)個(gè)變量的同步測(cè)量。ETAS還提供實(shí)時(shí)文檔支持，以便于開(kāi)展調(diào)試工作、快速定位問(wèn)題；具備基于Python的自動(dòng)數(shù)據(jù)處理能力，可實(shí)現(xiàn)標(biāo)定模型的嵌入式化應(yīng)用，能夠借助AI技術(shù)將原本在PC端運(yùn)行的模型移植至嵌入式控制器中運(yùn)行。此外，ETAS提供開(kāi)放的硬件環(huán)境，能夠支持更多同行的優(yōu)質(zhì)設(shè)備接入汽車(chē)電控系統(tǒng)測(cè)量標(biāo)定解決方案。

根據(jù)過(guò)去五年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，基于ETAS的整體解決方案，總體用戶(hù)規(guī)模已超過(guò)5萬(wàn)，服務(wù)客戶(hù)數(shù)量逾1000家，測(cè)試車(chē)輛總數(shù)超過(guò)1萬(wàn)輛，且超過(guò)15萬(wàn)個(gè)微控制器已裝備ETAS的硬件設(shè)備。測(cè)量能力方面，針對(duì)單個(gè)車(chē)型，ETAS可支持超過(guò)30萬(wàn)個(gè)變量及17萬(wàn)個(gè)標(biāo)定變量的測(cè)量需求。

一、實(shí)際案例-標(biāo)定與系統(tǒng)優(yōu)化任務(wù)

針對(duì)新能源車(chē)電控系統(tǒng)，ETAS梳理了需要測(cè)量的變量及標(biāo)定內(nèi)容，主要聚焦于電機(jī)和電池兩個(gè)電驅(qū)核心零部件。對(duì)于電驅(qū)系統(tǒng)，涵蓋內(nèi)循環(huán)矢量控制中的Id/Iq控制，以及外循環(huán)的扭矩轉(zhuǎn)速控制；對(duì)于電池系統(tǒng)，則主要涉及SoC充電狀態(tài)、電池健康狀態(tài)、功率狀態(tài)，以及各類(lèi)熱限值和安全門(mén)限值等關(guān)鍵控制參數(shù)。

在這些控制過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生一些典型的軟件事件，需特別關(guān)注其發(fā)生頻率。以電機(jī)為例，因其高轉(zhuǎn)速特性，轉(zhuǎn)速持續(xù)攀升，Id/Iq的測(cè)量頻率可高達(dá)100微秒至200微秒；而外循環(huán)的扭矩轉(zhuǎn)速控制頻率則可放寬至毫秒級(jí)。對(duì)于電池系統(tǒng)，安全性相關(guān)的限值控制需達(dá)到毫秒級(jí)精度，非安全性限值控制則可放寬至十毫秒或百毫秒級(jí)。

圖源：演講嘉賓素材

電機(jī)中最為關(guān)鍵的是扭矩輸出，包括過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)以及過(guò)熱保護(hù)；電池則是以安全性限制為核心。另外，還需關(guān)注電機(jī)與電池在冷啟動(dòng)條件下的各項(xiàng)性能表現(xiàn)，涵蓋預(yù)充狀態(tài)、低溫啟動(dòng)狀態(tài)以及充電能量回收狀態(tài)。

就電機(jī)標(biāo)定而言，主要涉及Id/Iq控制、電流比、最大扭矩/電壓,電流比，弱磁控制、扭矩限值，死區(qū)補(bǔ)償?shù)葏?shù)。對(duì)于電池標(biāo)定，則包括各類(lèi)保護(hù)限制與策略的設(shè)定，熱效應(yīng)估算，電池內(nèi)阻的學(xué)習(xí)，以及開(kāi)路電壓估算等內(nèi)容。

二、電機(jī)的電流/扭矩標(biāo)定

接下來(lái)，通過(guò)四個(gè)實(shí)例展示ETAS在實(shí)際車(chē)輛標(biāo)定與解決方案中的不同應(yīng)用。

首先是電機(jī)電流與扭矩標(biāo)定案例。在此案例中，不僅采用了ETAS的工具鏈，還整合了合作伙伴的工具鏈，構(gòu)建了標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試配置。針對(duì)電機(jī)扭矩與電流標(biāo)定，電壓和電流的測(cè)量必不可少，為此使用了第三方設(shè)備。

同時(shí)，需對(duì)整車(chē)控制器及電機(jī)控制器內(nèi)部信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。在實(shí)際項(xiàng)目中，對(duì)于VCU，需測(cè)量的變量超過(guò)15000個(gè)，而電機(jī)相關(guān)變量約10000個(gè)。此外，還需通過(guò)以太網(wǎng)或CAN總線測(cè)量VCU與電機(jī)控制器之間的通信數(shù)據(jù)，并對(duì)功率進(jìn)行分析。圖示為ETAS軟件中的實(shí)時(shí)顯示界面，可直觀呈現(xiàn)電機(jī)的功率、扭矩、效率等關(guān)鍵參數(shù)。

圖源：演講嘉賓素材

ETAS旗下的軟件INCA具備支持第三方硬件的能力，主要通過(guò)兩種方式實(shí)現(xiàn)。在實(shí)車(chē)測(cè)試環(huán)境中，可通過(guò)采集電壓和電流數(shù)據(jù)，并借助PC顯卡進(jìn)行功率計(jì)算；而在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，為獲取更精確的功率測(cè)量結(jié)果，可接入第三方功率分析儀進(jìn)行實(shí)時(shí)功率計(jì)算。

那么，測(cè)量所得數(shù)據(jù)還有哪些應(yīng)用途徑呢？如前所述，測(cè)量之后需進(jìn)行標(biāo)定。在標(biāo)定過(guò)程中，ETAS嘗試采用基于模型的標(biāo)定方法，即脫離實(shí)際測(cè)試對(duì)象，在模型層面針對(duì)被控對(duì)象開(kāi)展標(biāo)定工作。同時(shí)，可運(yùn)用AI算法對(duì)標(biāo)定模型進(jìn)行優(yōu)化，并將其部署至嵌入式控制器中，由嵌入式控制器直接運(yùn)行相關(guān)數(shù)據(jù)。正如前圖所示，ETAS的系統(tǒng)支持多種模型格式，不局限于自主研發(fā)的ASCMO模型，還兼容FMI等標(biāo)準(zhǔn)模型格式。

三、基于AI模型的無(wú)傳感器系統(tǒng)

基于AI算法的無(wú)傳感器系統(tǒng)全程采用ETAS工具鏈?，F(xiàn)以一個(gè)具體實(shí)例說(shuō)明：我們運(yùn)用軟件模型替代定子溫度傳感器模型。通常情況下，會(huì)安裝熱敏電阻傳感器來(lái)測(cè)量定子溫度，同時(shí)通過(guò)測(cè)量冷卻液溫度評(píng)估冷卻狀態(tài)。

那么，如何運(yùn)用模型實(shí)現(xiàn)替代呢？首先，要基于ETAS的ASCMO軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，依據(jù)該設(shè)計(jì)在實(shí)際電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中測(cè)量溫度狀態(tài)及各類(lèi)內(nèi)部參數(shù)，獲取全部數(shù)據(jù)。一方面，可采用傳統(tǒng)規(guī)則模型，通過(guò)自動(dòng)填充與修正對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化；另一方面，可直接用基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)構(gòu)建的軟件模型取代規(guī)則模型，即無(wú)需人工設(shè)計(jì)算法，而是利用基于AI算法的模型將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為嵌入式代碼，并直接部署于控制器中。如此，便可實(shí)現(xiàn)以嵌入式運(yùn)行模型替代實(shí)際定子溫度傳感器的目標(biāo)。

該方案一是有效節(jié)省了傳感器成本；二是減少了裝配工序，進(jìn)而降低了裝配成本；三是削減了維修過(guò)程中潛在的各項(xiàng)成本。同時(shí)，該方案能夠確保溫度測(cè)量的精確性。鑒于溫度是動(dòng)態(tài)變化的物理量，系統(tǒng)需支持溫度初始化功能，以保障系統(tǒng)無(wú)縫運(yùn)行。

四、“電子剎停”標(biāo)定

接下來(lái)介紹電子剎停系統(tǒng)。盡管電子剎停并非直接隸屬于電驅(qū)系統(tǒng)，但作為新能源汽車(chē)的關(guān)鍵技術(shù)，其重要性不容忽視。電子剎停的核心在于協(xié)調(diào)傳統(tǒng)機(jī)械剎車(chē)與電子剎車(chē)的協(xié)同工作，確保制動(dòng)過(guò)程平穩(wěn)順暢。

在車(chē)輛處于不平衡狀態(tài)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)明顯的點(diǎn)頭現(xiàn)象，同時(shí)可能存在剎車(chē)無(wú)法完全停止或短暫前沖的情況。針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題，需采取相應(yīng)措施實(shí)現(xiàn)平衡。有一個(gè)案例涉及前電機(jī)與后電機(jī)的變量相對(duì)較少，重點(diǎn)在于對(duì)剎車(chē)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量，需測(cè)量超過(guò)1萬(wàn)個(gè)變量，并需要圍繞整車(chē)VCU展開(kāi)相關(guān)工作。VCU作為核心決策單元，需確保其測(cè)量的時(shí)間精度達(dá)到1微秒。此外，還需測(cè)量VCU與電機(jī)之間的信號(hào)通信，涵蓋車(chē)載主干以太網(wǎng)的信號(hào)傳輸。

以下是系統(tǒng)在車(chē)輛上的整體布置概覽圖。圖中右側(cè)展示的是某實(shí)際項(xiàng)目中系統(tǒng)布置情況，該項(xiàng)目共配置六個(gè)控制器，除前電機(jī)、后電機(jī)、VCU及剎車(chē)控制器外，還包含兩個(gè)與智能輔助駕駛相關(guān)的控制器。通過(guò)該系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)在同一屏幕內(nèi)對(duì)所有控制器進(jìn)行監(jiān)控與優(yōu)化。

圖源：演講嘉賓素材

圖源：演講嘉賓素材

通過(guò)上述配置進(jìn)行優(yōu)化后，最終實(shí)現(xiàn)的效果如上圖所示。系統(tǒng)能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成剎停，且過(guò)程平順，無(wú)點(diǎn)頭現(xiàn)象及前沖問(wèn)題。這一成果得益于多控制器間的協(xié)同配合與行為校驗(yàn)，通過(guò)精準(zhǔn)測(cè)量確保制動(dòng)力的合理分配，包括再生制動(dòng)與機(jī)械制動(dòng)的協(xié)同工作及平滑切換，明確不同工況下應(yīng)以機(jī)械制動(dòng)還是電子制動(dòng)為主導(dǎo)。

五、熱管理系統(tǒng)測(cè)量和標(biāo)定

熱管理作為新能源汽車(chē)電控系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，核心任務(wù)是評(píng)估熱能流動(dòng)效率。該系統(tǒng)涉及冷卻液溫度、最佳工作溫度、流動(dòng)率及冷卻液熱容等關(guān)鍵參數(shù)。ETAS分別測(cè)量了這些溫度與流量數(shù)據(jù)，并通過(guò)計(jì)算生成熱流量分布圖。借助熱流量分布圖，可直觀觀測(cè)冷卻泵的工作狀態(tài)，并判斷冷卻液是否處于理想流動(dòng)狀態(tài)。

另外是軟件環(huán)境的兩種呈現(xiàn)方式，既可采用標(biāo)準(zhǔn)圖標(biāo)進(jìn)行表示，也可通過(guò)形象化圖片直觀展示熱管理系統(tǒng)各測(cè)點(diǎn)的物理量，包括溫度、壓力、流量、轉(zhuǎn)速等。通過(guò)可視化界面結(jié)合計(jì)算分析，工程師能夠直觀觀測(cè)系統(tǒng)各部分的運(yùn)行狀態(tài)，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在缺陷。

此外，通過(guò)動(dòng)態(tài)柱狀圖可觀察整車(chē)或臺(tái)架運(yùn)行過(guò)程中每個(gè)電池單體的電壓與溫度變化關(guān)系，以此檢驗(yàn)熱平衡控制策略的有效性。具體實(shí)現(xiàn)方式有兩種，一是利用電池管理系統(tǒng)內(nèi)置的溫度傳感器進(jìn)行測(cè)量；二是在研發(fā)階段額外加裝傳感器對(duì)電池單體溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過(guò)上述方法，可最終實(shí)現(xiàn)電池?zé)崞胶怅P(guān)鍵指標(biāo)的優(yōu)化。

（以上內(nèi)容來(lái)自易特馳標(biāo)定解決方案高級(jí)專(zhuān)家雷翀于2025年11月19日-20日在第六屆汽車(chē)高壓及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)大會(huì)發(fā)表的《集成化新能源電控系統(tǒng)標(biāo)定解決方案》主題演講。