Easygo信号级电驱控制测试应用案例

一、应用背景        

过去，机械系统主要依赖于传统的机械传动方式，如皮带传动、齿轮传动等。然而，这些传统传动方式存在效率低下、精度有限和维护成本高等问题。随着电力技术和电子技术的进步，电驱系统开始崭露头角。

电驱系统利用电动机的优势，通过电气信号和电力传输来实现对机械设备的精确和可控制动。这种系统具有高效性、可靠性和灵活性的优势。

  ▍电子技术的发展      

半导体技术的进步和电子器件成本的降低促进了电子设备和电气控制系统的发展。先进的电子元件和集成电路的应用可以实现精确的电动机控制和关键参数的监测。

  ▍自动化需求的提高      

现代工业对精确控制和自动化生产的需求日益增长。电驱系统的出现能够满足高精度、高速度和复杂工艺的自动化要求，提高生产效率和质量。

  ▍能源节约和环保要求      

电驱系统相对于传统机械传动方式具有更高的能源利用效率，可以节约能源和降低对环境的影响。面对资源紧缺和环境保护的需求，电驱系统逐渐得到广泛应用。

  ▍控制技术的突破      

先进的控制算法和控制策略的发展为电驱系统提供了更大的控制灵活性和性能优化的可能。

二、发展趋势        

随着新能源汽车的热潮，以及实现双碳经济的总目标不变，电驱系统也迎来了爆发式发展。

  ▍电池技术的改进      

随着锂离子电池等电池技术的不断进步，电驱系统的续航能力得到了大幅提升。未来，预计电池的能量密度将进一步提高，充电速度加快，成本进一步降低，这将使电驱系统在汽车、航空、航天等领域更具竞争力。

  ▍高效电机的发展      

电驱系统的核心是电机。随着高效、紧凑型电机技术的进步，电驱系统的功率密度将不断提高，同时也能够提供更高的扭矩输出。这将使得电驱系统在提供动力的同时，减少能量损失，提高能源利用效率。

  ▍充电基础设施的完善      

为推动电驱系统的发展，充电基础设施建设至关重要。未来，预计将会有更多的充电桩建设，并且充电速度将会得到进一步提高。此外，还可能出现更为便捷的无线充电技术，使充电更为便利。

  ▍智能化和自动化的融合      

电驱系统与智能化、自动化技术的融合将产生新的发展趋势。例如，通过人工智能和数据分析，可以实现电驱系统的智能化管理和优化控制，从而提高能源利用效率，并提供更好的驾驶体验。

  ▍多领域应用的拓展      

电驱系统不仅在汽车领域有广阔的发展前景，还在航空、船舶、工业等领域有着潜力。预计未来将会有更多的领域开始采用电驱系统，以减少对传统化石燃料的依赖，实现可持续发展。

总体来说，电驱系统将会在电池技术、电机技术、充电基础设施、智能化和自动化等方面持续发展，实现更高效、更智能、更可持续的能源利用，推动电动化进程。

三、电驱控制测试系统        

电驱控制系统是指利用电控技术来实现对电动机驱动和控制的系统。它主要由电动机、传感器、电源、控制器和通信接口等组成，用于实现对电动机的速度、转向、位置等参数的控制和调节。

电驱控制测试系统是为了评估和验证电驱控制系统的性能和功能而设计的系统。它可以模拟真实的工作场景，对电驱系统进行各种测试和分析，确保系统的稳定性、可靠性和安全性。

电驱控制测试系统主要包括的以下一些关键组件和功能：

①电机驱动器：用于模拟电驱系统中的电机驱动器，可以控制电机的转速、扭矩和位置等参数，并提供反馈信号。

②传感器：用于采集电驱系统的各种参数，例如电流、电压、转速、温度等，以监测系统的工作状态和性能。

③软件界面：为用户提供友好的操作界面，使其能够对测试系统进行配置、控制和监测，并记录和分析测试数据。

④负载仿真器：模拟实际工作环境中的负载条件，确保电驱系统在各种工作负载下的性能和稳定性。

⑤故障注入功能：用于模拟电驱系统可能出现的故障情况，以评估系统的容错性和可靠性。

⑥数据记录与分析：对测试过程中采集的数据进行记录和分析，评估电驱系统的性能指标，比如能效、响应时间和控制精度等。

基于半实物仿真的电驱控制系统测试

电驱控制测试系统可以帮助开发人员验证电驱系统的硬件和软件设计，在各种条件下进行性能测试和故障分析，以确保电驱系统在实际应用中的可靠性和稳定性。

而基于半实物仿真支持任意拓扑模型搭建且高度精确的特点，可以确保其在实际应用中能够安全、可靠地工作，并满足各种应用场景的需求。采用HIL半实物硬件在环进行电驱控制系统测试已逐渐成为主流趋势。

EasyGo采用基于纯FPGA的HIL实时仿真器，可以帮助企业工程师进行如下电驱控制系统半实物仿真研究和测试：

▍各类电驱系统功率电路拓扑结构应用的研究

▍电驱系统在不同负载条件下的稳定性和可靠性工况测试

▍新型控制算法的性能验证

▍研究多个电机之间的协调控制策略

下图为新能源汽车电驱系统的一种常用拓扑结构。

四、基于EasyGo的解决方案          

1    基于NetBox的电驱控制测试系统

基于NetBox超快的FPGA计算精度，可将电机，变换器等功率电力电子电路拓扑模型部分运行在FPGA上，利用丰富的IO接口可实现变流器控制对接闭环测试，实时仿真步长可做到1us。

 2    与传统电驱控制测试系统的区别

 3    产品特色

01   开发模式友好，展示直观

基于图形化建模电机，电力电子电路拓扑，方便简单，无需自己写底层模型数学方程函数。

02   无需重复编译，便捷调参

模型任意搭建无需进行FPGA编译即可下载运行，实时在线调参，实时性可达百ns级别。

03   拓展灵活

可满足电力电子拓扑任意搭建，多电机等发展趋势要求，模型开源，避免黑盒子工程

04   高自主，选择多样性

全国产自研，供货周期短，性价比高，并提供需求定制服务。

审核编辑：刘清