背景

在行業政策、技術革新、清潔能源、節能環保等多重因素共同作用下，新能源汽車迎來了快速增長的發展時期。新能源汽車充電系統作為車輛主要能源補給來源，其安全性和可靠性是保證車輛持續行駛的基礎。

面臨挑戰

車載OBC(On board charger)作為充電系統中關鍵的電力電子零部件，不僅要具有安全性，避免充電系統與電網連接時因零部件失效帶來的電氣風險；還需要有高可靠性，降低充電過程中產生的諧波對電網電源質量影響。因此在硬件前期開發仿真階段和臺架試驗階段需要對其進行測試，驗證功能有效性及設備可靠性。

在硬件測試過程中，測量電壓電流時會介入到高壓環境內部，因此測量設備本身的絕緣性對測量工程師的人身安全至關重要。充電系統硬件中電子器件因電感效應和電容耦合等原因會導致線路電壓變化，為了實時獲取電壓變化值，測量設備還應該具有較高的采樣率。

解決方案

Vector公司與CSM公司自2015年起進行深度戰略合作，CSM數據采集硬件設備結構緊湊堅固，便攜實用，易于安裝和拆卸；采樣精度高，借助EtherCAT協議，模塊采樣頻率高達1M Hz；CSM高壓數采模塊提供1000V電氣絕緣，確保測量人員安全。Vector vMeasure exp軟件集成CSMconfig配置程序，可快速便捷的對CSM模塊的測量范圍、采樣頻率、傳感器供電等參數進行配置。除此之外，vMeasure exp軟件提供數字、表格、柱狀圖、曲線等數據瀏覽視窗，實時顯示監控采集物理量數據。對于在線采集數據，可以通過vMeasure exp軟件自帶eMobility Analyzer高速函數庫實現實時功率計算分析，包括有功功率、無功功率、視在功率、功率因素、紋波峰峰值和諧波分析等，評估硬件在測試過程中的性能表現。

時間同步

電壓和電流的波動會對運行工況帶來影響，為了精準的測試系統硬件在不同工況下的性能，每一路電壓電流都需要以1M Hz頻率高精度采集。交流充電測試過程中，至少要測量8路即4路電壓和4路電流，一個XCP Gateway網關硬件的承載能力是4通道1M Hz信號采集，要實現8路1M Hz信號采集，需配置兩個XCP Gateway網關。兩個XCP Gateway通過支持PTP功能的交換機連接可實現500ns時間同步。

聯合使用

在測試過程中，除了監控輸入輸出電壓電流外，還需要監控控制器通信狀態、實施故障注入等操作，因此需要使用總線監控仿真工具CANoe軟件聯合操作。在實際應用中采用CANoe進行總線狀態監控和故障注入，vMeasure exp軟件查看CSM硬件采集數據并實時計算分析，要查看硬件在特定狀態下的工作狀態，需要在兩個軟件之間來回切換。

這樣不僅造成工程師在兩個軟件中實時觀測信號時間不同步，頻繁切換軟件還會增加無效工作量。因此，可以通過Vector定制化開發，將vMeasure exp軟件中的實時測量值和在線計算結果以CAN報文的形式向CANoe軟件轉發，CANoe軟件接收到測量值和計算結果后顯示在分析窗口，實現通過一個軟件CANoe既能監控控制器通信狀態、注入故障，也能顯示CSM高壓測量設備采集硬件充放電過程中電壓電流數值及充電效率和功率因素等實時計算值，便于工程師掌握實時充放電工況，評估整套系統設備實用性能。

函數庫及定制開發

對于在線采集到的CSM硬件測量數據，vMeasure exp提供多種函數對數據按不同方式進行統計處理。通過Statistics函數庫函數實時計算信號平均值、均方根值、方差。通過eMobility Analyzer函數庫函數實時分析充/放電設備有功功率、無功功率、視在功率、功率因數、總功率、功率損耗和能量損耗等參數；電機/逆變器有功功率、無功功率、視在功率、功率因數和總效率等參數；傳動軸機械功率和做功；諧波信號中基波及總體諧波失真；紋波電壓平均值和均方根等參數。對于特定場景下工況參數分析，可根據客戶需求提供定制化函數，用于實時分析硬件在當前狀態下運行情況。

北匯信息作為Vector中國合作伙伴，緊跟新能源發展方向，結合數據采集軟、硬件配套實施經驗，將CSM數據采集系統成功地應用到OBC硬件在環測試系統，實時計算功率，以數據瀏覽視窗直觀展示，助力客戶便捷地驗證OBC硬件性能。

參考文檔：

1、《eMobilityAnalyzer》Vector

2、《vMeasure exp Fact Sheet》Vector