高壓電氣系統驗證

純電和混合動力汽車中的高壓電氣系統關乎整車的能耗和安全，需要在部件及整車開發階段做全面的測試與驗證。符合ISO 21498*標準的電壓、電流一體式測量模塊CSM HV BM系列產品，可以直接串聯在整車級別的高壓電氣線纜中，安全可靠的完成高壓電氣系統的驗證工作。

背景

高壓電氣系統中的逆變器和DC/DC轉換器會在高壓直流電路中產生紋波電壓和電流。這種紋波需要在整個開發階段的不同用戶使用場景中，對其波動的模式比如幅值、斜率進行測量并予以控制，超過設計標準的紋波電壓、電流會導致部件損壞。

為了應對高壓電氣系統中類似紋波過大導致部件失效的問題，德國汽車廠商均制定專有標準對電動車高壓部件的電氣性能和電氣安全作出要求，其中也包含嚴苛的測試條件，例如MBN LV 123（梅賽德斯-奔馳），GS 95023（寶馬集團）和VW 80303（大眾集團）等。

除此之外，為了確保整車運行狀態下的電氣系統足夠可靠，能夠滿足所有的日常使用要求，超越上述專有標準的極端測試條件也被整車廠采用，其中包括在危急駕駛情況下，驗證開關型電力電子器件的電壓波動和電壓紋波是否始終保持在規定的限值內。

挑戰

挑戰之一是如何在駕駛時快速準確地記錄車輛高壓電氣系統中的電壓和電流特性。在駕駛時對高壓電氣系統的真實電壓和電流采集是必要的，因為測試臺架的測量是不能充分模擬關鍵的駕駛場景。由于測試對象既包括電動力系統，也包含電動壓縮機等用電部件單元，應盡可能以高采樣頻率完成測試。此外，整個測量系統需要在不同車型平臺上運行，方案上需要靈活、可拓展、耐高壓和可重復使用。

接下來的挑戰在于數據實時采集、數據分析及管理。在某些工況下需要對多達30個高頻信號進行采集顯示，以便可以實時觀測到真實駕駛情況對高壓系統的影響。測量系統需要具備多模式智能觸發記錄功能，捕捉某些運行工況的瞬態電壓峰值并包含所有ECU數據。最后，需要將測量數據與專業的-測量數據管理系統對接，完成整個測試開發驗證。

Vector-CSM電動汽車高壓測量分析系統

Vector-CSM電動汽車高壓測量分析系統提供完整的測量工具鏈以實現所有數據的同步采集，包括-安全、可靠的高壓測量模塊，ECU數據采集系統，以及實時數據分析軟件。

CSM HV Breakout Module可以在惡劣工況下安全的完成高壓線纜承載式電壓和電流測量，采集的電流量程可以通過高精度分流器來靈活匹配。

HV BM的采樣頻率最高可達1 MS/s，上位機軟件vMeasure或CANape可以實現多達40通道的電壓和電流采集、ECU數據記錄并完成實時數據分析，各采集通道的時鐘同步可以選擇精確時間協議（PTP）或硬件同步。

用戶可以觸發測量來記錄特定事件或者完成與測試相關的分析計算。為了檢測高壓電壓紋波的隨機電壓峰值，可以關聯算法觸發條件來記錄數據，例如對電壓信號隨時間求導。觸發記錄可避免大量數據的不必要存儲。例如，可以存儲觸發事件的一定時間窗口內的所有高壓電壓、電流信號和車輛總線數據。

顯著優勢

創新的高壓測量-系統，適用于在路試和臺架上驗證和確認車載高壓電氣系統性能。

即插即用的CSM HV BM 系統包含高壓接插件以及高壓線束等，適用于臺架和整車測試場景，采樣頻率最高可達1 MHz

CSM HV BM可以實現在路試中分布式測量高壓線纜（高達95 mm2）中的電壓和電流。將高壓線纜連接并封閉于測量設備中，以實現密封防水和高壓保護；

CSM高壓測量系統可以同樣適用于部件測試臺或環境倉轉轂測試臺。這使得工程師能夠在車輛的不同階段完成高壓電氣系統的測試開發。

在實踐中，除了高壓電壓和電流測量以外，經常會涉及使用額外的CSM測量模塊來測量監控低壓電氣系統和部件溫度特性，例如監控12 V/48 V電氣系統中的電壓紋波或在持續極端負載下測量高壓線束的溫度。

可以同時測量和分析高壓電氣系統的電壓和電流信號、車輛總線和控制器內部的數據，以便精確檢查，追溯特定事件的原因。

CSM可以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使用。這樣可以在任何設計階段的車輛上進行快速測量。

HV BM的可選連接器即PowerLok插件系統可用于在測試臺上進行測量。使用該插件可以快速安全評估不同的高壓部件，并分析他們之間的相關性。