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P-HiL 功率级硬件在环

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电机控制器功率级P-HiL测试解决方案


应用背景

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       电机和电控是新能源汽车动力系统的核心,随着技术的发展,利用硬件在环测试(Hanrdware in the Loop, HiL)技术可以方便地完成电机控制策略的开发和验证,但是这种信号级HiL只针对电机控制器的控制板,不能对驱动板和功率电路进行测试。针对电机控制器功率部分,传统的测试方法为搭建电机测试台架,但这种方法对客户来说存在灵活性差、成本昂贵、有机械风险、无法进行极限工况和故障测试等问题。


       意昂神州(北京)科技有限公司联合全球领先的汽车电力电子测试方案提供商D&V公司,根据客户实际需求,结合国家行业相关规定,为客户提供具有国际先进性的灵活全面的电机控制器功率级P-HiL测试解决方案。该方案可用于驱动逆变器的部件级测试和整车电驱动系统级测试,相较于传统电机测功台架,可以使客户更加方便、灵活、安全、高效地实现对电机控制器的功能性能测试、极限工况和故障测试、耐久和环境测试等。凭借意昂专业的技术能力和丰富的行业经验,整个测试方案可根据客户具体需求定制开发并支持后期扩展,例如集成环境舱、冷却系统、整车高压测试系统以及三电HiL测试系统等。


P-HiL简介

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       P-HiL测试方案核心为智能负载模拟器(Active Load Emulator, ALE),俗称电机模拟器,其主要包括电机模拟单元(e-Motor Emulator, eME)和高压电源(High Voltage Power Suply, HVPS)。电机模拟器通过模拟真实电机的反电动势和阻抗来模拟真实电机机械和电气特性以及四象限运行,接受控制器三相输出,反馈给被测控制器(Unti under test, UUT)反电动势以及转子位置传感器信号和温度传感器信号。


       电机模拟器ALE支持用户构建灵活的从部件级到系统级的测试方案,根据高压电源HVPS的不同主要有两种系统方案,其系统架构如下图所示。


电机控制器功率级P-HiL测试解决方案


       方案一采用单电源模式,电机模拟单元eME和被测控制器UUT共用一个高压直流电源HVPS,采用独创性的专利技术使其可以与被测控制器UUT共直流母线,整个系统只需要一个低功率高压电源进行系统损耗的补充,便可以满足整个系统的高功率测试,被测控制器UUT不需要额外供电,能量内部循环利用,利用率高。


       方案二采用双电源模式,电机模拟单元eME和被测控制器UUT分别采用单独的电源供电,该方案配置灵活,被测控制器UUT端可采用真实电池包或者电池模拟器,模拟整车高压系统。该方案方便后期扩展,可用于系统级测试。


优势和主要用途

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    电机模拟器ALE主要特点和优势:

  • 可用于电机控制器部件级和系统级测试;

  • 通道数可选,配置灵活,支持后期扩展,支持多通道并联运行;

  • 可选内部集成高低压电源,不需要控制器外接高低压电源供电;

  • 模拟真实电机电气特性(反电动势和阻抗);

  • 通过改变电机参数可模拟多种电机(永磁同步电机和交流感应电机等);

  • 可模拟六相电机;

  • 模拟电机位置传感器(旋转变压器、编码器等);

  • 模拟电机温度传感器;

  • 支持电机四象限运行;

  • 支持控制器多种PWM调制模式;

  • 可选故障注入单元,模拟多种电机故障;

  • 功能丰富易于操作的上位机软件,通讯协议完全开放;

  • 丰富的通讯接口(CAN、LAN等,方便系统集成);

  • 设备体积小,可灵活移动;

  • 水冷,散热性能好,噪音小。


    电机模拟器ALE典型测试项目:

  • 控制器功率级P-HiL测试;

  • 控制器转速扭矩特性测试;

  • 标准工况和极限工况性能测试;

  • 控制器耐久和环境适应性试验;

  • 再生能量回馈性能测试;

  • 控制器故障保护能力测试;

  • 整车系统级功能性能测试。


部分客户

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  • 通用(GM)

  • 福特(FORD)

  • 菲亚特克莱斯勒(FCA)

  • LG电子(LGE)

  • 台达(DELTA)

  • 北汽新能源(BAIC)

电机控制器功率级P-HiL测试解决方案现场图

客户现场图


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