HybriDyne：新能源汽车传动系统的专业测试解决方案

 

电动车动力总成/传动系测试系统帮助车企兑现混动汽车和电动车承诺的能效优势。（SAKOR）

要实现有效的混合动力/电动车测试系统，必须增加测试大功率再生电驱系统、高压电池和充电系统的功能，以及与智能控制模块通信的功能。

交通运输市场对混合动力和电动车技术的兴趣与日俱增。为了兑现承诺的能效优势和环保特性，企业必须在设计和生产期间开展专门针对这些车的传动系和组件测试。

混动和电动车传动系统的一些特点使其测试与纯内燃机系统的标准测试大相径庭。由于前者使用的是再生制动系统，因此通常要求增加交流逆变器技术和更为复杂的变速箱。

 

SAKOR Technologies总裁Randal Beattie（SAKOR Technologies） 此外，这些车辆还通常具备数个模块控制单元（MCU）——本质上就是小型车载计算机，用于控制主要子系统的功能，如发动机、变速箱和充电系统。为正确测试这些组件，测试系统需要能够通过高速车载网络与其中的一个或多个单元进行通信。为此，需要相应的技术来确保混动汽车和电动车所承诺的能效优势得到正确的测试和实现。

混动/电动车的传动系测试类型混动或电动车的传动系测试通常在车辆研发期间分阶段进行，每个阶段的测试都发挥着重要作用。 工程测试——只有确保精确测量，设计工程师才能够最大程度地提高其工程设计的效率。大多数车辆采用逆变器驱动的三相交流电机，因此使用精密的功率分析仪才能够正确测量谐波含量较大的三相交流电功率。由于需要测试和协调许多元件，这些测试系统往往相当复杂且极为精密。 过程中测试和下线测试——生产制造的下线测试通常用于验证生产过程中是否产生缺陷，以及各组件是否按照规范运行。一般测试包括操作验证、快速性能测试，以及验证高压电气系统是否正确隔离、从而能够在车内安全使用的严格测试。 过程中测试也可用于测试生产线上的部分总成。实施过程中测试可提高生产效率，并显著减少瑕疵组件进入成品的几率。 质量控制测试——通常选取一定比例的组件进行质量控制（QC）测试，用于检验组件是否在规定的范围内运行且相对无瑕疵。例如，叉车公司可对一批进口电机进行QC测试，以检验供应商交付的电机是否按照规范运行，且不会在现场频频出现故障。由于测试项目不像工程系统测试那样繁多，精确度要求也相对较低，因此此类测试系统通常并不那么复杂。

电气系统测试传统的内燃机测试通常需要测量速度、扭矩，以及一些温度、压力和流量参数。在内燃机测试中，对速度和扭矩的控制精度通常不作非常严格的要求，因此用于标准内燃机测试的测功器（如液压和涡流测功器）不适用于精度要求较高的混动或电动车动力总成的测试，也不适用于再生（电机）运行模式的测试。

 

安装在一级供应商工厂的电动车电机生产测试台。（SAKOR Technologies） 混动和电动车测试系统不仅必须提供传统测试系统具备的所有功能，还需要增加测试大功率再生电驱系统、高压电池系统和充电系统的功能，以及与各种智能控制模块进行通信的能力。 一个明显的趋势是，许多大型混动/电动传动系越来越倾向于使用电压和效率更高的驱动系统。从传统12/24 V直流电力系统向240V交流电系统转变后，通常仅需要原系统八分之一或以下的电流就能够产生相同的功率。这种做法不仅可以提高效率，还能减少输电线缆的体积和重量，以及组件的体积。目前许多传动系设计的额定电压在800 V或以上，进一步提高了车辆的能效。 混动和电动车使用四象限电机和/或逆变器技术，这意味着电机可以控制两个方向的速度或扭矩，以实现正向和反向加速、行驶和减速。因此，若要模拟和测试混动或电动车的所有运行模式，一台能够在两个方向上提供驱动或负载的四象限电机测功器不可或缺，而标准测功器则无法对再生制动模式下的系统进行测试。 建造高效交流电系统时一般利用三相逆变器技术精确控制系统内的电机。交流电系统往往具有较高的效率，但在电力输出的过程中也会产生大量谐波失真。因此，除电机测功器外，混动或电动车测试系统一般还需安装三相功率分析仪，且该设备必须专门用于测量出现大量谐波失真的大功率电气值。 为满足测试系统全面测试混动和电动车驱动系统的需求，SAKOR公司开发了名为HybriDyne的综合测试系统，用于评估混动汽车传动系各方面的性能、效率和耐用性，涵盖电气辅助（并联式混动）、柴油电动（串联式混动），以及纯电系统。

DynoLab 可适用于电动动力总成测试的所有方面，包括电机、逆变器、电池和其他动力总成元件。（SAKOR Technologies） HybriDyne集成了SAKOR DynoLab动力总成和电机数据采集与控制系统的组件。在与一台或多台 AccuDyne交流电机测功器、单台或多台精密功率分析仪配合使用的情况下，模块化的HybriDyne仅凭一个系统就可以对单个机械和/或电气组件、集成的子总成和整个传动系进行测试。

高压电池仿真和测试高压电池和充电系统是混动或电动车的关键组成部分。为了准确测试混动或电动汽车的高压传动系，测试系统必须提供精确、可重复的高压直流电。由于电池性能会因充电状态、环境条件和使用年限发生变化，因此通常不能为混动或电动车测试系统的直流组件供电。现成电源无法满足供电要求，因为此类电源无法吸收再生系统的电能，使用后可能会受损或毁坏。

 

SAKOR 开发了固态电池模拟器/测试系统，专门用于测试高压电池，并在电力传动系统环境中进行模拟。（SAKOR Technologies）   为此，SAKOR开发了一种固态电池仿真器/测试系统，专门用于测试混动汽车的高压电池，并可在电动传动系环境中对其进行模拟。该系统的核心是一个高效的线性再生直流电源。在再生模式下，吸收的电能并非像在上一代测试系统中作为废热耗散，而是能够回馈至交流电源。这种方法显著提高了测试系统的功率效率，并减少了整体运行成本。 如与DynoLab结合使用，固态电池仿真器/测试系统便可精确模拟高压电池在实际条件下的反应。不过，由于它不受电荷状态变化的影响，因此可以提供可重复的结果。同样的设备在用作电池测试系统时，可为电池提供与真实车辆在真实道路上行驶时相同的充放电模式。 搭配再生直流电源的交流测功器具有一项优势，即当两者耦合时，一个装置吸收的电能可以重新循环到系统中的另一个装置，从而大幅降低从交流电源获取的电能（高达85%至90%）以及总运行成本。此外，较低的维护需求也进一步降低了运行成本。

与控制模块进行通信与各微程序控制器（MCU）进行通信是混动或电动车测试系统必备的另一项功能。在过去，发动机主要利用节气门和点火装置控制，现在则是利用发动机控制单元（ECU）。因此，车辆可能配备单独的MCU控制电驱动系统，也可能配备数个MCU来管理变速箱和/或充电系统。 这些单元之间通常通过CAN、LIN、FlexRay等高速车载网络传达命令和/或传输数据。为正确测试此类复杂的传动系配置，测试系统必须具备同时与这些控制单元进行高效通信的能力。 汽车、重型设备、军事和航空航天行业都对混动和电动车改善环境的承诺充满期待。为了兑现这一承诺，必须实施能够满足这些技术需求的测试项目。 本文由SAKOR Technologies总裁Randal Beattie撰写。