在當前新能源汽車蓬勃發(fā)展的環(huán)境下，不管是混合動力還是純電動汽車，其“三電”系統(tǒng)的開發(fā)、測試和驗證所面對的環(huán)境和傳統(tǒng)的汽車環(huán)境相比，均有比較大的差別，往往都是帶有橙黃標識的高壓環(huán)境，以警示安全操作的危險性。

背景：高電壓、高風(fēng)險

在高電壓環(huán)境下，必不可少需要使用外部的傳感器、采集設(shè)備對高壓環(huán)境下的信號進行測量，比如電池包的溫度變化，電芯電壓變化，這些測量會介入到高壓環(huán)境內(nèi)部，因此數(shù)據(jù)采集設(shè)備本身的絕緣與隔離就至關(guān)重要，這是保證試驗人員安全的基礎(chǔ)。此外，在性能、可靠性開發(fā)的時候，還涉及到一些潛在的破壞性試驗，借助外部的傳感器如應(yīng)變片，加速度、電流、電壓傳感器等，即便這些傳感器本身會提供絕緣保護，但在高壓環(huán)境下，潛在風(fēng)險仍存在，數(shù)據(jù)采集設(shè)備的絕緣是最后最關(guān)鍵的一環(huán)。

對于高壓安全的要求，除了企業(yè)標準外，行業(yè)里也有相關(guān)的規(guī)范要求，如：

• 設(shè)備安全要求：DIN EN 61010-1 和DIN EN 61010-2-030
• 高壓線束彎曲要求：VDE III ±90°（EN 50265-2-1）

因此，在新能源高電壓環(huán)境下，選擇具有高電壓絕緣保護的專用設(shè)備進行試驗，以保證試驗人員的人身安全是重中之重。

設(shè)備介紹

CSM數(shù)采系統(tǒng)可與Vector采集軟件無縫集成，為拓展其在整車與臺架的采集領(lǐng)域，推出了HV數(shù)采模塊，將車輛和臺架的高壓危險環(huán)境與實際操作人員隔離。模塊可采集數(shù)據(jù)包含數(shù)字量、模擬量、溫度、PT熱電阻以及各類傳感器數(shù)據(jù)。且HV模塊系列不僅有通過CAN傳輸數(shù)據(jù)的，也有使用EtherCAT傳輸數(shù)據(jù)的模塊，采樣頻率最高可達1MHz，并且其最高測量電壓為1000V。

除了針對高壓測量模塊做好隔離，CSM公司還提供擁有專利設(shè)計的線纜，保證試驗安全。下圖以高壓采集線剖視圖，線束共做了4層絕緣護套，為高壓模塊與被測件或傳感器之間進行保護。

應(yīng)用方案1——整車熱管理

隨著新能源汽車電動化轉(zhuǎn)型的不斷推進，整車熱管理對于調(diào)整乘員艙的舒適性和維持三電系統(tǒng)的最佳工作溫度區(qū)間起到至關(guān)重要的作用，如何確保熱管理系統(tǒng)高效性、準確性和經(jīng)濟性，如何兼顧乘員舒適性和續(xù)駛里程之間的關(guān)系，如何有效防范熱失控和管控熱擴散，這些都是整車熱管理需要考慮的問題。

特性：

• 測量系統(tǒng)具備 1000V 高壓安全隔離
• 零部件、臺架、整車級測量方案可復(fù)制性，可用于熱管理的平行開發(fā)驗證
• 高頻和低頻信號對齊，同步采集，可同步采集冷卻液流量和壓力等信號
• 建立冷卻系統(tǒng)溫度和電能輸出的關(guān)系模型，用于整車熱管理系統(tǒng)策略開發(fā)

應(yīng)用方案2——電池包溫度場測量

電池包溫度場的精確測量關(guān)系到電池熱失控和電池包的充放電性能，對于電池包的開發(fā)以及整車續(xù)駛里程至關(guān)重要。 Vector 開發(fā)出的 HV-DTemp 溫度測量系統(tǒng)可以在電池包內(nèi)狹窄空間下輕松完成溫度場測量。

特性：

• 整個系統(tǒng)的測量精度：± 0.1 ° C 至 ± 0.25 ° C
• 小型化、高精度、堅固且抗干擾性強
• 通過中央控制單元高效采集多達 512 個溫度測量點
• 溫度傳感器可以精確定位和靈活應(yīng)用，例如：通過超薄柔性電路
• 從 HV 環(huán)境到 CAN 總線中央單元只有一根連接電纜，對電池包密封性破壞小
• 傳感器小巧，可在電池包內(nèi)部狹小空間內(nèi)任意布置
• 通道絕緣： 1000 V

應(yīng)用方案3——充電樁和 OBC 效率測試

隨著電池充電技術(shù)的不斷發(fā)展，新能源汽車廠商開發(fā)出了各自的充電設(shè)備和技術(shù)策略。為了提高充電效率，需要對不同的充電過程進行對比驗證，進而開發(fā)出最優(yōu)的充電策略。在分析過程中，通過使用測試和測量手段來對充電樁組件、充電模式、能量流和不同的功能組合進行驗證，以達到最優(yōu)的充電效率。

特性：

• 可驗證在不同工況下，充電測試程序是否運行正常
• 可驗證在整個充電過程，能量流的表現(xiàn)如何
• 可驗證充電設(shè)備的功率損耗表現(xiàn)如何
• 可驗證充電曲線是否得到最佳控制
• 可驗證多久可以達到最大充電功率
• 可驗證電池充滿需要多長時間
• 可驗證充電機充電效率如何

應(yīng)用方案4——整車能量流監(jiān)控

電動車能量管理是提高整車能量利用率、增加續(xù)駛里程的核心技術(shù)。電動車能量管理涉及熱管理系統(tǒng)、動力傳動系統(tǒng)、電池包 BMS 、低壓用電器等諸多領(lǐng)域。在真實路譜條件下，高效能量管理通過對能量狀態(tài)的實時監(jiān)控，維持車載用電器的最佳工作狀態(tài)，確保了高壓系統(tǒng)安全，避免長時間運行在危險環(huán)境下（如紋波、諧波、高壓過載等），顯著提高整車系統(tǒng)穩(wěn)定性和高效性。為準確監(jiān)控整車能量流趨勢狀態(tài)，對各部件能量管理策略進行優(yōu)化驗證， Vector 開發(fā)出 HV BM 高壓測量系統(tǒng)，對整車能量流進行快速安全的測量。

特性：

• 電壓測量范圍：額定電壓± 1000V ，瞬態(tài)電壓± 2000V
• 電流測量范圍：額定電流± 1000A ，瞬態(tài)電流± 2000A
• 屏蔽層電流直接式測量，采樣頻率高達 1MHz ，支持 PTP 時鐘同步。
• 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)計階段的車輛上進行快速測量。
• 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。
• 廣泛應(yīng)用于整車能耗續(xù)駛里程、整車能量利用率、整車路試、能量管理 HIL 測試等場景。

應(yīng)用方案5——電驅(qū)系統(tǒng)性能開發(fā)

電驅(qū)系統(tǒng)作為新能源汽車的心臟，通過將電機、逆變器、減速器整合在一起，實現(xiàn)了整車輕量化、更低的成本和更高的效率。整合后的電驅(qū)系統(tǒng)，提高了機械能傳遞效率，減少了 ECU 數(shù)量，為整車降低了重量的同時，也提高了車內(nèi)空間利用率。但與此同時，也對電驅(qū)系統(tǒng)的域控復(fù)雜性和溫度控制提出了更為嚴苛的挑戰(zhàn)。為此，Vector 將 HV BM高壓測量系統(tǒng)與低壓數(shù)采進行集成，實現(xiàn)了驅(qū)動系統(tǒng) HIL 測試以及電驅(qū)控制器的標定，為驅(qū)動系統(tǒng)的效率分析提供詳盡的真實數(shù)據(jù)支撐。

特性：

• 驅(qū)動系統(tǒng)效率 =W （電） /W （機械）
• 高達 1MHz 的采樣頻率，快速捕捉電機高頻信號
• 高達 IP67 的防護等級以及 1000V 的高壓安全隔離，確保測量系統(tǒng)安全可靠
• 廣泛應(yīng)用于電驅(qū)動系統(tǒng)臺架測試開發(fā)，實車路試電驅(qū)性能參數(shù)測量標定等場景
• CANape 和 vMeasure 自帶的 eMobilityAnalyzer函數(shù)庫進行實時的效率計算

應(yīng)用方案6——高壓逆變器性能開發(fā)

為了提升續(xù)航里程，需要對電動汽車動力系統(tǒng)組件進行優(yōu)化。逆變器在整個動力系統(tǒng)中起著重要作用，高效能的逆變器可減少電池與電機的能量轉(zhuǎn)換過程中的損失，比如在驅(qū)動過程中，由于 PWM 開關(guān)性能和廢熱，會損失部分能量，而在制動過程中，逆變器可以將能量回收，按需給電池充電，這個過程也會有能量損失。測量逆變器和電機的效率為評估和驗證電動汽車動力總成設(shè)計和優(yōu)化控制軟件算法提供參考依據(jù)。

特性：

• 驅(qū)動系統(tǒng)效率 =W （直流電） / W （交流電）
• 高達 1MHz 的采樣頻率，快速捕捉電機高頻信號
• HV BM 模塊直接測量電流和電壓，并進行實時功率分析，替代繁瑣功率分析儀系統(tǒng)
• 精確同步處理 CSM 模塊采集的數(shù)據(jù)和 ECU 的內(nèi)部數(shù)據(jù)
• 內(nèi)置 eMobilityAnalyzer 函數(shù)庫實時完成電功率計算，如有功功率、視在功率、無功功率和功率因數(shù)等

應(yīng)用方案7——WLTP 能耗續(xù)駛里程測試

電動車行駛工況和整車性能是影響續(xù)駛里程和能耗的兩大關(guān)鍵因素。隨著節(jié)能減排政策的不斷推進，目前對于行駛工況而言，能耗測試已由 NEDC 循環(huán)工況升級到了更為嚴苛的 WLTP 循環(huán)工況。在此背景下，如何基于 WLTP 測試循環(huán)工況，準確測量汽車能耗和續(xù)駛里程，順利通過認證試驗，對整車順利投產(chǎn)上市和宣傳都至關(guān)重要。為此， Vector 提供一整套車載能耗采集方案，兼顧高壓安全、小型化、高頻數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲回放、數(shù)據(jù)分析處理、可拓展性等優(yōu)點于一身，為新國標試驗的開展提高實時可靠的數(shù)據(jù)支持。

應(yīng)用方案8——電動車耐久測試

汽車耐久測試是考核整車、系統(tǒng)、子系統(tǒng)和零部件可靠性的一類試驗，疲勞耐久壽命是耐久測試考核的重中之重。這就需要對汽車在各種復(fù)雜道路上進行數(shù)據(jù)監(jiān)控，如加速度、應(yīng)力、應(yīng)變、位移，溫度等信號。 Vector 提供了面向高壓復(fù)雜環(huán)境下的模擬量采集數(shù)采設(shè)備，廣泛應(yīng)用于新能源汽車耐久疲勞測試。

特性：

• 高壓與低壓環(huán)境信號同步采集，信號不受高頻磁場干擾影響
• 高達 1MHz 的采樣頻率，快速捕捉高頻瞬態(tài)信號的變化細節(jié)
• 誤差（在 25 ° C 工作溫度下）：測量值的± 0.05%
• 支持數(shù)據(jù)后處理分析回放，以及大數(shù)據(jù)挖掘，快速定位疲勞失效點