和新能源汽車(chē)相關(guān)的三電
測(cè)試技術(shù)包含電池儲(chǔ)能測(cè)試、
逆變器測(cè)試、充電測(cè)試、BMS測(cè)試等，如圖1所示。本期為大家介紹KEYSIGHT充電技術(shù)測(cè)試，暨針對(duì)整個(gè)電動(dòng)汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)充電基礎(chǔ)設(shè)施（通常指充電樁和充電箱）所提供的測(cè)試
解決方案。
圖1 新能源汽車(chē)相關(guān)的測(cè)試技術(shù)
摘要：
汽車(chē)元器件獨(dú)立測(cè)試的概念與模型
汽車(chē)充電設(shè)備測(cè)試技術(shù)和方案
第一部分：汽車(chē)元器件獨(dú)立測(cè)試的概念與模型
首先，以「逆變器」為例，先給大家介紹汽車(chē)中元器件獨(dú)立測(cè)試的概念。然后，再來(lái)介紹為整個(gè)電動(dòng)汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)備生態(tài)系統(tǒng)而打造的測(cè)試解決方案。假設(shè)現(xiàn)在準(zhǔn)備開(kāi)發(fā)一個(gè)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的元器件，并且接下來(lái)要對(duì)它進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)試，這就會(huì)面臨某些挑戰(zhàn)。比如：“如何確保這個(gè)元器件能夠滿(mǎn)足復(fù)雜系統(tǒng)的要求？”這里的“復(fù)雜”是指這些元器件不僅要連接高壓電源，還要連接低壓通信。如何執(zhí)行這類(lèi)測(cè)試？
圖2 圖片來(lái)自于寶馬 i3
絕大多數(shù)人一定希望立即測(cè)試自己的逆變器，而不是等到其他元器件都備齊后再開(kāi)始。為了減少開(kāi)發(fā)時(shí)間和成本，研發(fā)人員通常不會(huì)等到電機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)完成之后再來(lái)做這項(xiàng)測(cè)試。此外，同樣重要的是：“如何確保元器件在發(fā)生故障時(shí)也能正常工作？怎樣對(duì)元器件的故障進(jìn)行測(cè)試？” 比如，連接的元器件有可能出現(xiàn)了故障，要怎樣進(jìn)行測(cè)試？這些都是在進(jìn)行元器件獨(dú)立測(cè)試時(shí)將會(huì)遇到的主要挑戰(zhàn)。
以電動(dòng)汽車(chē)寶馬i3為例來(lái)說(shuō)明，在這輛車(chē)?yán)?，有不同的元器件，有些元器件是連在一起的。例如，這個(gè)逆變器位于后側(cè)，在它下方則是電機(jī)，因此逆變器與電機(jī)靠得非常近。假設(shè)在沒(méi)有電機(jī)和電池包的情況下，對(duì)逆變器進(jìn)行測(cè)試，并且只測(cè)試逆變器本身。要測(cè)試逆變器，必須用所謂的電機(jī)模擬器（Machine Emulator）來(lái)替代電機(jī)。而旁邊的電池也必須用這個(gè)電池模擬器來(lái)替代，如圖所示，它被稱(chēng)作「動(dòng)態(tài)直流電池模擬器」（Dynamic DC Emulator）。同樣，在低壓方面，必須對(duì)汽車(chē)中信號(hào)進(jìn)行仿真。對(duì)于有現(xiàn)有的模型，無(wú)論是 Matlab Simulink 模型還是其他模型，都可以用它來(lái)仿真道路場(chǎng)景或仿真循環(huán)駕駛的路況，等等。
圖3 汽車(chē)元器件測(cè)試 V-Model
使用 Power HiL 系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行車(chē)輛仿真?！鸽姍C(jī)模擬器」可以仿真不同的電機(jī)?？梢酝ㄟ^(guò)不同的參數(shù)設(shè)置來(lái)仿真同步電機(jī)、異步電機(jī)或是希望模擬的其他類(lèi)型的機(jī)器。電機(jī)可以是3相，也可以是6相或者是實(shí)驗(yàn)所需要的其他類(lèi)型。在DC（直流）端，「電池包模擬器」可以設(shè)置模擬器的內(nèi)阻配置電池的動(dòng)態(tài)特性，從而為逆變器兩端提供需要的信號(hào)，這意味著仿真在汽車(chē)中真實(shí)連接的元器件。該方案希望能用模擬器來(lái)替代逆變器，以使車(chē)內(nèi)的逆變器和所有與之相連的器件都可以被仿真。
這個(gè)的示例很好地展示了這一點(diǎn)，一切都可以通過(guò)參數(shù)來(lái)靈活配置，只需替換模擬器內(nèi)的模型即可。在開(kāi)發(fā)元器件時(shí)，設(shè)計(jì)人員可能會(huì)根據(jù)「V-Model」來(lái)執(zhí)行這樣的操作。這意味著對(duì)于定制化的要求，并且最終到達(dá)系統(tǒng)驗(yàn)收測(cè)試這一步。在系統(tǒng)和元器件設(shè)計(jì)好之后，就需要對(duì)它們進(jìn)行測(cè)試了?？梢赃x擇用「低壓 HiL」來(lái)進(jìn)行測(cè)試。也就是說(shuō)，可以測(cè)試逆變器的通信部分，其中包括 CAN 通信、電源以及 I/O 信號(hào)，還有安全信號(hào)。這使得執(zhí)行大量的故障測(cè)試成為可能。
第二部分：汽車(chē)充電設(shè)備測(cè)試技術(shù)和方案
電動(dòng)汽車(chē)和插電式混動(dòng)汽車(chē)（EV、PHEV）的發(fā)展和推廣取決于充電基礎(chǔ)設(shè)施（充電樁或者充電箱）的大范圍鋪設(shè)和使用。由于最近出臺(tái)的一些標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)的缺乏，EV和EVSE之間出現(xiàn)的交互故障頻繁發(fā)生。
圖4 KEYSIGHT Scienlab 充電測(cè)試系統(tǒng)
充電基礎(chǔ)設(shè)施與HEV或EV之間的充電過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，涉及眾多關(guān)聯(lián)方：汽車(chē)制造商（OEM）；第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)；充電基礎(chǔ)設(shè)施（如：充電樁或者充電箱）的制造商；運(yùn)營(yíng)商以及工廠。電動(dòng)汽車(chē)供電設(shè)備（EVSE）的互操作性對(duì)于確保服務(wù)提供商的運(yùn)營(yíng)和終端客戶(hù)的駕駛體驗(yàn)非常重要。充電設(shè)施在推向市場(chǎng)之前，必須滿(mǎn)足眾多要求。除了正確無(wú)誤的通信能力之外，功率是首要考慮因素。
