電動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)控制和校準(zhǔn)

HBK電動(dòng)動(dòng)力總成測(cè)試解決方案為汽車制造商和供應(yīng)商提供了一套完整的實(shí)時(shí)測(cè)試和測(cè)量工具，簡(jiǎn)化評(píng)估過(guò)程，快速有效地提供可操作的見解。我們的電動(dòng)動(dòng)力總成測(cè)試設(shè)備能大幅降低測(cè)量不確定性，為傳動(dòng)系統(tǒng)效率和性能優(yōu)化提供可靠的測(cè)量結(jié)果，最終改善駕駛體驗(yàn)。

概覽

了解和優(yōu)化車輛動(dòng)力總成系統(tǒng)性能，從動(dòng)力源（或模擬器）到車輪法蘭，由工程師進(jìn)行HIL模擬仿真，以及真實(shí)的物理測(cè)試。通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證虛擬仿真提供的設(shè)計(jì)參數(shù)，驗(yàn)證各子系統(tǒng)之間的相互作用，并對(duì)系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)，從而幫助工程師優(yōu)化傳動(dòng)系統(tǒng)效率和性能。

HBK提供的電動(dòng)動(dòng)力總成測(cè)試解決方案是一個(gè)傳感器、儀表和軟件的組合，能將電動(dòng)汽車（EV）動(dòng)力系統(tǒng)作為一個(gè)整體系統(tǒng)進(jìn)行分析。幫助工程師簡(jiǎn)化混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的復(fù)雜性，應(yīng)對(duì)系統(tǒng)驗(yàn)證的挑戰(zhàn)，并提供評(píng)估和優(yōu)化所需的測(cè)試和分析技術(shù)。

HBK針對(duì)電動(dòng)汽車發(fā)展的經(jīng)濟(jì)現(xiàn)實(shí)，設(shè)計(jì)了電動(dòng)動(dòng)力總成測(cè)試解決方案 - 簡(jiǎn)便的系統(tǒng)配置，用于評(píng)估分析的精確數(shù)據(jù)，高效數(shù)據(jù)收集、存儲(chǔ)和傳輸策略，并可與IT系統(tǒng)以及公司產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程高效集成。


更快地投入生產(chǎn)：HBK為電動(dòng)汽車工程師提供靈活和可擴(kuò)展的解決方案，用于動(dòng)力總成系統(tǒng)設(shè)計(jì)和原型驗(yàn)證。

動(dòng)力總成系統(tǒng)分析

- 復(fù)雜的混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)分析解決方案

電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)可用于各種類別的車輛：從小型到大型乘用車；從輕型貨車到鉸接式16輪卡車；從叉車到越野以及工程車輛等。

即使在同一類別的車輛中，電動(dòng)動(dòng)力總成系統(tǒng)也常常以不同的方式實(shí)現(xiàn)。例如，在乘用車中，被測(cè)動(dòng)力系統(tǒng)可能是從帶有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的單e軸到帶有四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的雙e軸，再到兩個(gè)（或更多）的輪轂電機(jī)。因此，靜態(tài)試驗(yàn)臺(tái)上的動(dòng)力系統(tǒng)分析可能涉及一個(gè)和四個(gè)電機(jī)、一個(gè)和四個(gè)逆變器以及兩個(gè)和四個(gè)測(cè)功機(jī)。現(xiàn)代電動(dòng)動(dòng)力總成系統(tǒng)需要一種既靈活又可擴(kuò)展的傳動(dòng)系統(tǒng)測(cè)試和測(cè)量解決方案。


一個(gè)電池，兩個(gè)逆變器，兩個(gè)電機(jī)：特斯拉 model 3 說(shuō)明了電動(dòng)汽車的復(fù)雜性和測(cè)試臺(tái)工程師面臨的挑戰(zhàn)。

- 電動(dòng)動(dòng)力總成驗(yàn)證的新挑戰(zhàn)

在電動(dòng)動(dòng)力總成系統(tǒng)測(cè)試期間，需要檢查一系列問(wèn)題，主要目的是優(yōu)化性能，同時(shí)最大限度地降低功耗：

?  動(dòng)力總成系統(tǒng)是否符合該車輛規(guī)劃和要求的特性？

?  動(dòng)力系統(tǒng)的實(shí)際性能是否與模擬的預(yù)測(cè)相符？

?  不同供應(yīng)商的子系統(tǒng)是否如預(yù)期的那樣有效地結(jié)合在一起？

?  高壓傳動(dòng)系子系統(tǒng)是否如預(yù)期那樣與低壓控制電子設(shè)備相互作用？

?  如何校準(zhǔn)子系統(tǒng)以達(dá)到目標(biāo)效率參數(shù)的所需性能？

?  控制系統(tǒng)是否能提供潛在車輛購(gòu)買者所需的駕駛體驗(yàn)？


驅(qū)動(dòng)循環(huán)，描述了真實(shí)世界的場(chǎng)景。在測(cè)功機(jī)上回放，可以用來(lái)研究功率、效率和性能。

HBK方案一個(gè)重要特點(diǎn)是能在瞬態(tài)過(guò)程中精確測(cè)量動(dòng)態(tài)功率。美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（EPA）試驗(yàn)和歐洲WLTP（全球輕型車輛試驗(yàn)程序）中，以負(fù)載階躍、升程和降程作為標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)循環(huán)特征是電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)使用逆變器來(lái)控制電機(jī)的重要原因。

HBK電動(dòng)動(dòng)力總成測(cè)試解決方案同步測(cè)量電氣和機(jī)械信號(hào)，以及ECU和CAN總線信號(hào)。因此可將輸入與輸出進(jìn)行比較，來(lái)計(jì)算效率；并可明確地追蹤損失的原因；還可以檢查溫度或NVH等問(wèn)題對(duì)其他子系統(tǒng)的影響。

- HBK電動(dòng)動(dòng)力總成測(cè)試解決方案

HBK電動(dòng)動(dòng)力總成測(cè)試解決方案的核心是GENESIS高速數(shù)據(jù)記錄儀。其是一個(gè)模塊化的平臺(tái)，可同步測(cè)量機(jī)械和電氣信號(hào)，集功率分析儀，瞬態(tài)記錄儀，示波器和數(shù)據(jù)采集功能于一體。

該系列包括五種型號(hào)，兩種帶高分辨率觸摸屏便攜式儀表，三種機(jī)架式安裝儀表 。這些設(shè)備均可獨(dú)立工作，或通過(guò)以太網(wǎng)與其他設(shè)備組合使用，實(shí)現(xiàn)極高的擴(kuò)展性。每臺(tái)主機(jī)提供2到17個(gè)輸入插槽，“即插即測(cè)”。


帶有7個(gè)插槽的 GEN7tA 功率分析儀

對(duì)于電動(dòng)動(dòng)力總成系統(tǒng)，一般帶有一張或多張GN310B功率分析卡。每個(gè)GN310B 帶有3個(gè)功率通道（5個(gè)電壓通道，±1500 V DC，7個(gè)電流通道，±75 mA到±2 A）和2個(gè)扭矩和轉(zhuǎn)速數(shù)字通道。提供RMS、P、S、Q、λ、η、cosν、THD、i_α、i_β（及更多）實(shí)時(shí)計(jì)算，以及全帶寬功率計(jì)算和基本功率計(jì)算功能。

扭矩測(cè)量由HBK扭矩法蘭傳感器進(jìn)行。例如，T40B，其額定扭矩量程為：100 Nm、200 Nm、500 Nm、1 kNm、2 kNm、3 kNm、5 kNm和10 kNm。T40B可提供用于dq0分析的時(shí)間信號(hào)（轉(zhuǎn)速），并進(jìn)行轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)分析。


GN310B功率分析卡專門設(shè)計(jì)用于采集和分析逆變器等電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)負(fù)載變化，數(shù)字通道在卡的底部。

在高達(dá)22.000 rpm的高轉(zhuǎn)速下，T12HP扭矩傳感器可在100 Nm到10,000 Nm 的整個(gè)額定量程內(nèi)提供精確測(cè)量值，而無(wú)需切換量程（如所謂的雙量程傳感器）。

主機(jī)的空閑插槽將配備額外的輸入卡，以進(jìn)行擴(kuò)展分析，包括溫度或NVH等。例如，通用數(shù)據(jù)采集卡帶有8或16個(gè)通道。每個(gè)輸入支持9種不同的傳感器類型，非常適合動(dòng)態(tài)機(jī)械測(cè)試。每通道500 kS/s的高采樣率和24位分辨率使其可成為記錄麥克風(fēng)、加速度計(jì)或熱電偶等機(jī)械測(cè)試信號(hào)的完美解決方案。


HBK扭矩傳感器–如T12HP–可配備光學(xué)轉(zhuǎn)速測(cè)量

- 傳動(dòng)系性能優(yōu)化分析的專業(yè)軟件

用戶可通過(guò)HBK Perception軟件來(lái)控制電動(dòng)動(dòng)力總成測(cè)試過(guò)程。這個(gè)復(fù)雜的軟件平臺(tái)可涵蓋從試驗(yàn)臺(tái)配置到定制報(bào)告生成的整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)測(cè)試過(guò)程；以及從電池（或模擬器）到逆變器、設(shè)備和傳動(dòng)軸，再到車輪法蘭的整個(gè)受測(cè)動(dòng)力系統(tǒng)。

該軟件界面由用戶界面專家設(shè)計(jì)，工程師可輕松使用功率分析儀的全部功能。只需單擊鼠標(biāo)，用戶就可以在數(shù)據(jù)采集、示波器或FFT分析儀之間切換。實(shí)現(xiàn)快速可視化（10秒內(nèi)可達(dá)到10 GB），多顯示器功能允許用戶在PC支持的任意多個(gè)屏幕上顯示這些信息。

Perception軟件設(shè)計(jì)用于高速數(shù)據(jù)采集（高達(dá)400 MB/s）。實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的快速、可靠的處理，兩者可同時(shí)進(jìn)行。即使在電動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)在測(cè)量運(yùn)行，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)期間，工程師也可訪問(wèn)并可視化保存的數(shù)據(jù)。


Perception 軟件可幫助測(cè)試工程師在幾分鐘內(nèi)完成傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)置，包括：儀表、范圍、空間矢量、相量等。

通過(guò)將原始數(shù)據(jù)采集與實(shí)時(shí)功率計(jì)算相結(jié)合，Perception能幫助工程師在現(xiàn)場(chǎng)和屏幕上確認(rèn)傳動(dòng)系實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)或參數(shù)是否正確定義。這種直觀的反饋可極大限度地提高工程師的工作效率。

Perception另外一個(gè)關(guān)鍵特性是帶有100多個(gè)預(yù)定義公式的數(shù)據(jù)庫(kù)，包括空間矢量或dq0變換（又名Park變換）等高級(jí)分析。用戶也可自定義公式、動(dòng)態(tài)創(chuàng)建的公式或選擇列表中的元素組合來(lái)進(jìn)一步擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫(kù)。

對(duì) Perception 保存的數(shù)據(jù)，工程師可通過(guò)批量后處理分析來(lái)執(zhí)行驗(yàn)證與認(rèn)證，而無(wú)需花費(fèi)時(shí)間和精力重新進(jìn)行測(cè)試。并可將數(shù)據(jù)從安全的 LinuxRAID陣列傳輸?shù)狡渌谌杰浖到y(tǒng)，如Matlab或LabVIEW。

- 更快地生成效率MAP圖，提高傳動(dòng)系效率

效率map圖是了解和優(yōu)化電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)方法。作為一個(gè)整體，觀察、記錄和分析動(dòng)力系統(tǒng)在多種速度和負(fù)載條件下的行為意味著盡可能快地執(zhí)行多組迭代測(cè)試循環(huán)。在實(shí)踐中，自動(dòng)化測(cè)試管理是必不可少的。

在HBK電動(dòng)動(dòng)力總成測(cè)試解決方案中，自動(dòng)化由Perception軟件提供。工況點(diǎn)的開始和結(jié)束由用戶通過(guò)鍵和宏來(lái)定義，自動(dòng)測(cè)試和序列分析也是如此。觸發(fā)可通過(guò)手動(dòng)，軟件或TTL遠(yuǎn)程控制。在運(yùn)行時(shí)，Perception自動(dòng)收集每個(gè)工況點(diǎn)的數(shù)據(jù)。Genesis高速主機(jī)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和記錄觸發(fā)之間不存在死區(qū)，這意味著獲取原始數(shù)據(jù)，加上計(jì)算和可視化電機(jī)map圖結(jié)果的過(guò)程，可在幾分鐘內(nèi)完成。這種方法大大減少了工作量，能在更短的時(shí)間內(nèi)生成效率map圖。


效率MAP圖是優(yōu)化逆變器和動(dòng)力系統(tǒng)效率的標(biāo)準(zhǔn)方法：挑戰(zhàn)在于獲得更高的精度和更高的效率。

新版本Perception中的增值技術(shù)加速了效率map圖的生成。

?  基于周期的記錄提供了數(shù)據(jù)的可選擇性。例如，可以以低采樣率連續(xù)記錄溫度數(shù)據(jù)，而關(guān)鍵電信號(hào)的高采樣率僅用于而效率 map圖的設(shè)定的工況點(diǎn)。這優(yōu)化了數(shù)據(jù)的采集過(guò)程。

?  自動(dòng)范圍選項(xiàng)根據(jù)功率分析儀識(shí)別的信號(hào)強(qiáng)度自動(dòng)選擇信號(hào)最佳范圍。例如，在創(chuàng)建效率map圖時(shí)，“自動(dòng)范圍”將在扭矩的每一步變化后自動(dòng)選擇適當(dāng)?shù)姆秶?，從而降低了測(cè)量不確定性。

除了可自動(dòng)化測(cè)量和采集數(shù)據(jù)外，Perception還允許工程師自動(dòng)化導(dǎo)出、分析數(shù)據(jù)或生成報(bào)告。


基于周期的自動(dòng)范圍記錄優(yōu)化了數(shù)據(jù)收集過(guò)程，同時(shí)減少了測(cè)量不確定性。

- 準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)

HBK電動(dòng)動(dòng)力總成測(cè)試解決方案最重要的特性是，它能提供精確可靠的測(cè)試數(shù)據(jù)，從而促進(jìn)對(duì)被測(cè)系統(tǒng)的更深入理解。

?  GN310B功率分析儀卡提供極佳的功率測(cè)量精度：讀數(shù)的0.015%，量程的0.02%。

?  HBK扭矩傳感器同樣具有極佳的精度：T40B的精度等級(jí)為0.05；T12HP的精度等級(jí)為0.02

對(duì)被測(cè)系統(tǒng)的深入理解能幫助工程師高效地優(yōu)化電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)，提供動(dòng)力總成控制水平。


HBM eDrive解決方案包括了整個(gè)測(cè)量鏈：高精度傳感器、功能強(qiáng)大的儀器和直觀的軟件。機(jī)械信號(hào)（如扭矩）和電信號(hào)（電流和電壓）同步采集，能幫助工程師比以往更快、更準(zhǔn)確地理解電氣傳動(dòng)及其損耗。

汽車發(fā)展的經(jīng)濟(jì)現(xiàn)實(shí)

- 縮短開發(fā)周期

汽車發(fā)展的過(guò)程不斷變化。電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)的引入消除了一些問(wèn)題（廢氣排放、發(fā)動(dòng)機(jī)噪音），同樣也帶來(lái)了一些新問(wèn)題（逆變器和變速箱的噪聲）。以前存在的一些問(wèn)題（組件或子系統(tǒng)之間的不兼容性、設(shè)計(jì)、負(fù)載或溫度效應(yīng)引起的缺陷和故障）現(xiàn)在以新的形式出現(xiàn)。

越來(lái)越多的汽車原始設(shè)備制造商通過(guò)提前進(jìn)行開發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)高效率和縮短上市時(shí)間。實(shí)際影響是，電動(dòng)動(dòng)力總成測(cè)試部門正在調(diào)整他們的程序和測(cè)試方法，應(yīng)對(duì)這些新的挑戰(zhàn)。HBK電動(dòng)動(dòng)力總成測(cè)試解決方案與汽車開發(fā)過(guò)程中的這些轉(zhuǎn)變一致：快速設(shè)置；提高速度；支持?jǐn)?shù)據(jù)策略；縮短產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程；確保工作場(chǎng)所安全。

- 快速配置

在管理傳動(dòng)系統(tǒng)測(cè)試過(guò)程時(shí)，工程師需要集成各種各樣的測(cè)試臺(tái)工具：電氣和機(jī)械信號(hào)傳感器、自動(dòng)化PC、功率分析儀、用于溫度或NVH等信號(hào)的DAQ系統(tǒng)、分析和可視化的軟件等。傳感器、儀器和軟件之間的不兼容都將不必要的時(shí)間消耗和費(fèi)用。

另一方面，HBK產(chǎn)品具有更高的易用性：傳感器和儀器通過(guò)“即插即測(cè)”方法確保測(cè)量鏈的各個(gè)組件易于集成。并提供必不可少的電纜或消耗品確保更高的信號(hào)質(zhì)量，提高生產(chǎn)力。

Perception軟件的設(shè)計(jì)能幫助工程師更快配置系統(tǒng)，提高工作效率：

?  通過(guò)測(cè)試臺(tái)配置器，工程師只需將電源、逆變器、電機(jī)的符號(hào)拖放到屏幕中即可創(chuàng)建配置。傳動(dòng)系統(tǒng)可在幾分鐘內(nèi)完成設(shè)置。

?  儀表和顯示在配置期間自動(dòng)創(chuàng)建；所有公式都自動(dòng)應(yīng)用。為了簡(jiǎn)化測(cè)試的設(shè)置過(guò)程，Perception會(huì)自動(dòng)識(shí)別連接的設(shè)備。直觀，節(jié)省時(shí)間。

HBK電動(dòng)動(dòng)力總成測(cè)試解決方案可提供極高的精度，以確保可靠的結(jié)果。模塊化設(shè)計(jì)和可靠的組件集成確保您“無(wú)憂”安裝。易于擴(kuò)展，保證了您長(zhǎng)期的投資回報(bào)。


HBK 提供完整測(cè)量鏈。全球前十大汽車制造商都在使用HBK設(shè)備。

- 提高效率和速度

HBK電動(dòng)動(dòng)力總成測(cè)試解決方案的目標(biāo)是幫助工程師比以往更快、更準(zhǔn)確地理解機(jī)電系統(tǒng)的性能、損耗和效率。

因此，HBK測(cè)量技術(shù)可幫助您獲取高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。例如：更快地獲取靜態(tài)設(shè)定點(diǎn)，以便更有效地生成效率map圖；半周期、可靠、高動(dòng)態(tài)地采集數(shù)據(jù)。

- 高效數(shù)據(jù)同步和傳輸

在評(píng)估傳動(dòng)系統(tǒng)性能時(shí)，同時(shí)獲取電氣和機(jī)械信號(hào)可以節(jié)省時(shí)間和費(fèi)用，同時(shí)減少由部件不兼容引起的不必要錯(cuò)誤。HBK電動(dòng)動(dòng)力總成測(cè)試解決方案還支持高效數(shù)據(jù)策略，如信號(hào)同步和數(shù)據(jù)傳輸：

?  HBK測(cè)量鏈中的設(shè)備使用精度時(shí)間協(xié)議（PTP v2，也稱為IEEE 1588-2008）版本2，來(lái)同步通過(guò)以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的多個(gè)設(shè)備的時(shí)鐘。

?  采集的原始數(shù)據(jù)、測(cè)量結(jié)果以及從傳動(dòng)系行為分析中獲得的結(jié)果都可以通過(guò)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行傳遞。例如通過(guò)EtherCAT實(shí)時(shí)協(xié)議、CAN FD總線或軟件API向網(wǎng)絡(luò)同步數(shù)據(jù)。



對(duì)通信標(biāo)準(zhǔn)的全面支持確保原始數(shù)據(jù)和結(jié)果能夠在網(wǎng)絡(luò)間有效共享并集成到業(yè)務(wù)流程中。

- 工作場(chǎng)所安全

電動(dòng)汽車不斷發(fā)展，需要滿足客戶的不斷增長(zhǎng)的需求。值得注意的趨勢(shì)包括電動(dòng)系統(tǒng)的高電壓以及帶來(lái)的安全需求。為不斷縮短充電時(shí)間，系統(tǒng)正從400V過(guò)渡到800V。相應(yīng)地，試驗(yàn)臺(tái)設(shè)備需要更高的安全等級(jí)。在HBK解決方案中：

?  Genesis HighSpeed功率分析儀滿足最高過(guò)電壓類別，可在高達(dá)1500 V電壓下安全使用。

?  1000V以上高壓分壓器HVD50R符合IEC 61010-031:2002安全標(biāo)準(zhǔn)。


傳動(dòng)系統(tǒng)和輔助裝置的電氣化以及車輛中更高/更危險(xiǎn)電壓的儲(chǔ)能裝置對(duì)試驗(yàn)臺(tái)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的安全性提出了很高的要求。