安全高效的電動(dòng)汽車和混動(dòng)汽車高壓測(cè)量方案

2024-03-25 11:14:36· 來(lái)源：風(fēng)丘汽車技術(shù)

一背景

汽車行業(yè)正經(jīng)歷著“新四化”從概念向?qū)嶋H轉(zhuǎn)化的過(guò)程（新四化即電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、共享化），各大車企也將調(diào)整發(fā)展布局，而混合動(dòng)力及電動(dòng)汽車自然就成為了主要關(guān)注點(diǎn)。

對(duì)于混合動(dòng)力汽車（PHEV）和新型全電汽車（EV）而言，12V電壓已不能滿足當(dāng)前需求，它們分別需要使用48V與400V的電池來(lái)替換12V的，由此，電壓、電流及溫度的測(cè)量也變得愈發(fā)重要。

二面臨的問(wèn)題

1. 測(cè)量電流方式還是依靠傳統(tǒng)電流鉗？使用傳統(tǒng)電流鉗較繁瑣。電動(dòng)汽車有一個(gè)復(fù)雜的高壓（HV）電氣系統(tǒng)，為了安全和減少電磁干擾，這些高度專業(yè)化的電力電纜內(nèi)外絕緣層之間還有一個(gè)編制屏蔽網(wǎng)。由于它的屏蔽效果非常好，可用于信號(hào)屏蔽，且抗干擾能力極強(qiáng)，因此如果簡(jiǎn)單使用高壓電流鉗是無(wú)法測(cè)到電流的，而是需要將被測(cè)點(diǎn)的屏蔽網(wǎng)剝離，或是在高壓分線盒內(nèi)部的線纜上測(cè)電流，從而導(dǎo)致了傳統(tǒng)電流鉗的使用變得繁瑣。2. 還在直連被測(cè)點(diǎn)測(cè)電壓？

測(cè)量高壓電壓的時(shí)候，常用的是破線或?qū)⒕€纜接在被測(cè)點(diǎn)的兩端。前者，破線可能會(huì)有安全隱患；而后者，直接用夾子夾住被測(cè)點(diǎn)正負(fù)極，這在車輛劇烈運(yùn)動(dòng)的情況下，就可能會(huì)導(dǎo)致測(cè)量器具脫落，從而影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)和效率。

三高壓電壓及電流測(cè)量方法

電動(dòng)汽車測(cè)試通常有兩種測(cè)量手段：

1. 測(cè)量模擬量信號(hào)，包括高壓電壓、電流、溫度。其中，測(cè)量電壓是用于判斷輸出穩(wěn)定性和電池工作狀態(tài)；測(cè)量電流是用于分析能量的產(chǎn)生、消耗、流向和回收情況；測(cè)量溫度是為了判斷電池的工作狀態(tài)和高壓部件的工作或散熱情況。

2. 使用數(shù)據(jù)記錄儀或CAN/LIN卡從車輛總線讀取數(shù)據(jù)。通過(guò)CAN卡或數(shù)據(jù)記錄儀讀取的ECU信息可幫助我們采集剩余電量SOC、高壓環(huán)路互鎖狀態(tài)和絕緣電阻。

本文主要說(shuō)的是第一種測(cè)量模擬量信號(hào)。

方法一

（圖1 電動(dòng)壓縮機(jī)高壓電流電壓采集實(shí)物圖）

? 圖示左端為電動(dòng)壓縮機(jī)。將我們的高壓電壓電流模塊（HVshunt）串聯(lián)入原系統(tǒng)中，不僅無(wú)需將線纜接在被測(cè)件兩端，而且無(wú)需剝離屏蔽網(wǎng)，且連接器還可根據(jù)需求定制。

? 再配合上轉(zhuǎn)換器和隔離器，經(jīng)過(guò)高壓隔離器，0~1000V的高壓可轉(zhuǎn)換為0~2V的安全電壓；經(jīng)過(guò)電流隔離器，高壓信號(hào)可轉(zhuǎn)換為低壓信號(hào)，從而保證測(cè)試工程師的人身安全。

? 經(jīng)過(guò)隔離模塊的電壓信號(hào)可通過(guò)模擬量數(shù)采模塊將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為高速CAN信號(hào)，之后再通過(guò)數(shù)據(jù)記錄儀或CAN卡傳至上位機(jī)軟件，以進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、顯示和分析。

（圖2 電動(dòng)壓縮機(jī)高壓電流電壓采集流程圖）

方法二

? 以PDU為例，將我們的高精度電壓電流測(cè)量分流器串聯(lián)入系統(tǒng)中。這個(gè)模塊相較于方法一是將高壓隔離和限流器都內(nèi)置在這個(gè)模塊中，經(jīng)過(guò)內(nèi)部高壓隔離器，0~1000V的高壓可轉(zhuǎn)換為0~2V的安全電壓；經(jīng)過(guò)內(nèi)置電流隔離器，高壓信號(hào)可轉(zhuǎn)換為低壓信號(hào)，從而保證測(cè)試工程師的人身安全。

? 再通過(guò)模擬量數(shù)采模塊可將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為高速CAN信號(hào)，之后通過(guò)數(shù)據(jù)記錄儀或CAN卡傳至上位機(jī)軟件，以進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、顯示和分析。

? 只需在測(cè)量電路中串聯(lián)HVshunt2，即可進(jìn)行測(cè)量需要的電壓電流，而無(wú)需在外出試驗(yàn)時(shí)攜帶額外的模塊。這減少了安裝的繁復(fù)性并提高了工程師的工作效率。