高壓電氣系統(tǒng)驗(yàn)證

純電和混合動力汽車中的高壓電氣系統(tǒng)關(guān)乎整車的能耗和安全，需要在部件及整車開發(fā)階段做全面的測試與驗(yàn)證。符合ISO 21498*標(biāo)準(zhǔn)的電壓、電流一體式測量模塊CSM HV BM系列產(chǎn)品，可以直接串聯(lián)在整車級別的高壓電氣線纜中，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開發(fā)階段的不同用戶使用場景中，對其波動的模式比如幅值、斜率進(jìn)行測量并予以控制，超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的紋波電壓、電流會導(dǎo)致部件損壞。

為了應(yīng)對高壓電氣系統(tǒng)中類似紋波過大導(dǎo)致部件失效的問題，德國汽車廠商均制定專有標(biāo)準(zhǔn)對電動車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，為了確保整車運(yùn)行狀態(tài)下的電氣系統(tǒng)足夠可靠，能夠滿足所有的日常使用要求，超越上述專有標(biāo)準(zhǔn)的極端測試條件也被整車廠采用，其中包括在危急駕駛情況下，驗(yàn)證開關(guān)型電力電子器件的電壓波動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快速準(zhǔn)確地記錄車輛高壓電氣系統(tǒng)中的電壓和電流特性。在駕駛時對高壓電氣系統(tǒng)的真實(shí)電壓和電流采集是必要的，因?yàn)闇y試臺架的測量是不能充分模擬關(guān)鍵的駕駛場景。由于測試對象既包括電動力系統(tǒng)，也包含電動壓縮機(jī)等用電部件單元，應(yīng)盡可能以高采樣頻率完成測試。此外，整個測量系統(tǒng)需要在不同車型平臺上運(yùn)行，方案上需要靈活、可拓展、耐高壓和可重復(fù)使用。

接下來的挑戰(zhàn)在于數(shù)據(jù)實(shí)時采集、數(shù)據(jù)分析及管理。在某些工況下需要對多達(dá)30個高頻信號進(jìn)行采集顯示，以便可以實(shí)時觀測到真實(shí)駕駛情況對高壓系統(tǒng)的影響。測量系統(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，需要將測量數(shù)據(jù)與專業(yè)的-測量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對接，完成整個測試開發(fā)驗(yàn)證。

Vector-CSM電動汽車高壓測量分析系統(tǒng)

Vector-CSM電動汽車高壓測量分析系統(tǒng)提供完整的測量工具鏈以實(shí)現(xiàn)所有數(shù)據(jù)的同步采集，包括-安全、可靠的高壓測量模塊，ECU數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，以及實(shí)時數(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纜承載式電壓和電流測量，采集的電流量程可以通過高精度分流器來靈活匹配。

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)時數(shù)據(jù)分析，各采集通道的時鐘同步可以選擇精確時間協(xié)議（PTP）或硬件同步。

用戶可以觸發(fā)測量來記錄特定事件或者完成與測試相關(guān)的分析計(jì)算。為了檢測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)條件來記錄數(shù)據(jù)，例如對電壓信號隨時間求導(dǎo)。觸發(fā)記錄可避免大量數(shù)據(jù)的不必要存儲。例如，可以存儲觸發(fā)事件的一定時間窗口內(nèi)的所有高壓電壓、電流信號和車輛總線數(shù)據(jù)。

顯著優(yōu)勢

創(chuàng)新的高壓測量-系統(tǒng)，適用于在路試和臺架上驗(yàn)證和確認(rèn)車載高壓電氣系統(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束等，適用于臺架和整車測試場景，采樣頻率最高可達(dá)1 MHz

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

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CSM高壓測量系統(tǒng)可以同樣適用于部件測試臺或環(huán)境倉轉(zhuǎn)轂測試臺。這使得工程師能夠在車輛的不同階段完成高壓電氣系統(tǒng)的測試開發(fā)。

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在實(shí)踐中，除了高壓電壓和電流測量以外，經(jīng)常會涉及使用額外的CSM測量模塊來測量監(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)載下測量高壓線束的溫度。

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可以同時測量和分析高壓電氣系統(tǒng)的電壓和電流信號、車輛總線和控制器內(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，包括定制長度的高壓電纜、連接器和插座，方便在整車上安裝且可重復(fù)使用。這樣可以在任何設(shè)計(jì)階段的車輛上進(jìn)行快速測量。

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