在當(dāng)前新能源汽車蓬勃發(fā)展的環(huán)境下，不管是混合動(dòng)力還是純電動(dòng)汽車，其“三電”系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、測(cè)試和驗(yàn)證所面對(duì)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(biāo)識(shí)的高壓環(huán)境，以警示安全操作的危險(xiǎn)性。

背景：高電壓、高風(fēng)險(xiǎn)

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(duì)高壓環(huán)境下的信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，比如電池包的溫度變化，電芯電壓變化，這些測(cè)量會(huì)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(yàn)人員安全的基礎(chǔ)。此外，在性能、可靠性開(kāi)發(fā)的時(shí)候，還涉及到一些潛在的破壞性試驗(yàn)，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(huì)提供絕緣保護(hù)，但在高壓環(huán)境下，潛在風(fēng)險(xiǎn)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(duì)于高壓安全的要求，除了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(hù)的專用設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)，以保證試驗(yàn)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(wú)縫集成，為拓展其在整車與臺(tái)架的采集領(lǐng)域，推出了HV數(shù)采模塊，將車輛和臺(tái)架的高壓危險(xiǎn)環(huán)境與實(shí)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(guò)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(dá)1MHz，并且其最高測(cè)量電壓為1000V。

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

應(yīng)用方案1——整車熱管理

隨著新能源汽車電動(dòng)化轉(zhuǎn)型的不斷推進(jìn)，整車熱管理對(duì)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(zhǔn)確性和經(jīng)濟(jì)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?zé)釘U(kuò)散，這些都是整車熱管理需要考慮的問(wèn)題。

特性：

• 測(cè)量系統(tǒng)具備 1000V 高壓安全隔離
• 零部件、臺(tái)架、整車級(jí)測(cè)量方案可復(fù)制性，可用于熱管理的平行開(kāi)發(fā)驗(yàn)證
• 高頻和低頻信號(hào)對(duì)齊，同步采集，可同步采集冷卻液流量和壓力等信號(hào)
• 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(kāi)發(fā)

應(yīng)用方案2——電池包溫度場(chǎng)測(cè)量

電池包溫度場(chǎng)的精確測(cè)量關(guān)系到電池?zé)崾Э睾碗姵匕某浞烹娦阅埽瑢?duì)于電池包的開(kāi)發(fā)以及整車?yán)m(xù)駛里程至關(guān)重要。 Vector 開(kāi)發(fā)出的 HV-DTemp 溫度測(cè)量系統(tǒng)可以在電池包內(nèi)狹窄空間下輕松完成溫度場(chǎng)測(cè)量。

特性：

• 整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)量精度：± 0.1 ° C 至 ± 0.25 ° C
• 小型化、高精度、堅(jiān)固且抗干擾性強(qiáng)
• 通過(guò)中央控制單元高效采集多達(dá) 512 個(gè)溫度測(cè)量點(diǎn)
• 溫度傳感器可以精確定位和靈活應(yīng)用，例如：通過(guò)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(duì)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(cè)試

隨著電池充電技術(shù)的不斷發(fā)展，新能源汽車廠商開(kāi)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(duì)不同的充電過(guò)程進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，進(jìn)而開(kāi)發(fā)出最優(yōu)的充電策略。在分析過(guò)程中，通過(guò)使用測(cè)試和測(cè)量手段來(lái)對(duì)充電樁組件、充電模式、能量流和不同的功能組合進(jìn)行驗(yàn)證，以達(dá)到最優(yōu)的充電效率。

特性：

• 可驗(yàn)證在不同工況下，充電測(cè)試程序是否運(yùn)行正常
• 可驗(yàn)證在整個(gè)充電過(guò)程，能量流的表現(xiàn)如何
• 可驗(yàn)證充電設(shè)備的功率損耗表現(xiàn)如何
• 可驗(yàn)證充電曲線是否得到最佳控制
• 可驗(yàn)證多久可以達(dá)到最大充電功率
• 可驗(yàn)證電池充滿需要多長(zhǎng)時(shí)間
• 可驗(yàn)證充電機(jī)充電效率如何

應(yīng)用方案4——整車能量流監(jiān)控

電動(dòng)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(dòng)車能量管理涉及熱管理系統(tǒng)、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、電池包 BMS 、低壓用電器等諸多領(lǐng)域。在真實(shí)路譜條件下，高效能量管理通過(guò)對(duì)能量狀態(tài)的實(shí)時(shí)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(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行在危險(xiǎn)環(huán)境下（如紋波、諧波、高壓過(guò)載等），顯著提高整車系統(tǒng)穩(wěn)定性和高效性。為準(zhǔn)確監(jiān)控整車能量流趨勢(shì)狀態(tài)，對(duì)各部件能量管理策略進(jìn)行優(yōu)化驗(yàn)證， Vector 開(kāi)發(fā)出 HV BM 高壓測(cè)量系統(tǒng)，對(duì)整車能量流進(jìn)行快速安全的測(cè)量。

特性：

• 電壓測(cè)量范圍：額定電壓± 1000V ，瞬態(tài)電壓± 2000V
• 電流測(cè)量范圍：額定電流± 1000A ，瞬態(tài)電流± 2000A
• 屏蔽層電流直接式測(cè)量，采樣頻率高達(dá) 1MHz ，支持 PTP 時(shí)鐘同步。
• 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(cè)量。
• 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(cè)試等場(chǎng)景。

應(yīng)用方案5——電驅(qū)系統(tǒng)性能開(kāi)發(fā)

電驅(qū)系統(tǒng)作為新能源汽車的心臟，通過(guò)將電機(jī)、逆變器、減速器整合在一起，實(shí)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(jī)械能傳遞效率，減少了 ECU 數(shù)量，為整車降低了重量的同時(shí)，也提高了車內(nèi)空間利用率。但與此同時(shí)，也對(duì)電驅(qū)系統(tǒng)的域控復(fù)雜性和溫度控制提出了更為嚴(yán)苛的挑戰(zhàn)。為此，Vector 將 HV BM高壓測(cè)量系統(tǒng)與低壓數(shù)采進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) HIL 測(cè)試以及電驅(qū)控制器的標(biāo)定，為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率分析提供詳盡的真實(shí)數(shù)據(jù)支撐。

特性：

• 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率 =W （電） /W （機(jī)械）
• 高達(dá) 1MHz 的采樣頻率，快速捕捉電機(jī)高頻信號(hào)
• 高達(dá) IP67 的防護(hù)等級(jí)以及 1000V 的高壓安全隔離，確保測(cè)量系統(tǒng)安全可靠
• 廣泛應(yīng)用于電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)臺(tái)架測(cè)試開(kāi)發(fā)，實(shí)車路試電驅(qū)性能參數(shù)測(cè)量標(biāo)定等場(chǎng)景
• CANape 和 vMeasure 自帶的 eMobilityAnalyzer函數(shù)庫(kù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的效率計(jì)算

應(yīng)用方案6——高壓逆變器性能開(kāi)發(fā)

為了提升續(xù)航里程，需要對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)組件進(jìn)行優(yōu)化。逆變器在整個(gè)動(dòng)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(jī)的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中的損失，比如在驅(qū)動(dòng)過(guò)程中，由于 PWM 開(kāi)關(guān)性能和廢熱，會(huì)損失部分能量，而在制動(dòng)過(guò)程中，逆變器可以將能量回收，按需給電池充電，這個(gè)過(guò)程也會(huì)有能量損失。測(cè)量逆變器和電機(jī)的效率為評(píng)估和驗(yàn)證電動(dòng)汽車動(dòng)力總成設(shè)計(jì)和優(yōu)化控制軟件算法提供參考依據(jù)。

特性：

• 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率 =W （直流電） / W （交流電）
• 高達(dá) 1MHz 的采樣頻率，快速捕捉電機(jī)高頻信號(hào)
• HV BM 模塊直接測(cè)量電流和電壓，并進(jìn)行實(shí)時(shí)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(kù)實(shí)時(shí)完成電功率計(jì)算，如有功功率、視在功率、無(wú)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(cè)試

電動(dòng)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(jìn)，目前對(duì)于行駛工況而言，能耗測(cè)試已由 NEDC 循環(huán)工況升級(jí)到了更為嚴(yán)苛的 WLTP 循環(huán)工況。在此背景下，如何基于 WLTP 測(cè)試循環(huán)工況，準(zhǔn)確測(cè)量汽車能耗和續(xù)駛里程，順利通過(guò)認(rèn)證試驗(yàn)，對(duì)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(chǔ)回放、數(shù)據(jù)分析處理、可拓展性等優(yōu)點(diǎn)于一身，為新國(guó)標(biāo)試驗(yàn)的開(kāi)展提高實(shí)時(shí)可靠的數(shù)據(jù)支持。

應(yīng)用方案8——電動(dòng)車耐久測(cè)試

汽車耐久測(cè)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(yàn)，疲勞耐久壽命是耐久測(cè)試考核的重中之重。這就需要對(duì)汽車在各種復(fù)雜道路上進(jìn)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(hào)。 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(cè)試。

特性：

• 高壓與低壓環(huán)境信號(hào)同步采集，信號(hào)不受高頻磁場(chǎng)干擾影響
• 高達(dá) 1MHz 的采樣頻率，快速捕捉高頻瞬態(tài)信號(hào)的變化細(xì)節(jié)
• 誤差（在 25 ° C 工作溫度下）：測(cè)量值的± 0.05%
• 支持?jǐn)?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(diǎn)