轿车的动力传动机制本质上是一种为轿车供给动力的引擎(传统内燃机),并将动力传递给变速箱、传动轴终究抵达轿车车轮的体系。传动体系的电气化正逐渐改动轿车技能的未来发展前景,一起也遭到来自可继续动力驱动力、进步燃油功率以及契合相关二氧化碳排放法规等的影响。
此外,现在要害的技能驱动力首要集中于进步操控功用与耐用性,以及一些新的实用技能,如因应再生煞车而催生的逆变器技能,可用于为电动马达供电或为电池充电。
在动力传动任何部份的开发进程中,与机械功用相关的各种电气信号和实体参数都需求进行丈量,才干完成完好的测验进程。电气信号来自于链接高压电池和逆变器的电力电路,而实体参数则发生在电气到机械的转化进程中。为了透彻了解整个体系功用,有必要对电磁电力转化器和电力电路进行丈量,并剖析来自CAN等轿车串行总线网络上作业的动力传动办理体系数据。此外,这些测验有必要一起进行,以便到达全体优化的解决方案,而不只是独自优化某个组件。
传统的做法是运用采样率最高为10,000样本/秒的数据记载仪或数据撷取体系丈量轿车中的电气和实体参数。这种体系一般供给许多信道,让用户将多个传感器输出和阻隔型输入通道结合在一起,丈量电气体系(常常包含起浮电压值)以及温度、振荡与对资料的压力等实体参数。
轿车版ScopeCorder
电气举动性的开发趋势导致电源逆变器日益广泛运用,加上这些组件支撑更高的频率和更高的电压,因而现在现已呈现速度高达1亿样本/秒(100MS/s)的阻隔式丈量要求。这些采样率曾经是由示波器结合差分探棒完成的,可让工程师调查以更高频率呈现的瞬态电压与电流。一个令人更感兴趣的范畴是动力传动办理体系,它作业在比如CAN网络等轿车串行总线之上,可接连传送引擎温度、转速和压力值等引擎功用参数。而要在一次丈量作业中获得传动办理体系中的电气信号、实体功用参数和数据,将会带来相当大的应战。
为了削减整合这些很多参数记载所需的时刻和作业量,横河电机公司开宣布DL850V ScopeCorder Vehicle Edition仪器,在单一可携式封装中结合了高速示与以及传统数据撷取记载仪的长处。ScopeCorder可以撷取和剖析或许只继续几毫秒的瞬态事情,也能履行长达30天的完好动力传动体系耐用性测验。
最新轿车版DL850V ScopeCorder仪器具有信道阻隔、信号调理和高信道数的特色,还结合了CAN和LIN总线监督功用,可帮忙用户译码CAN或LIN信号并监测所传送的实体数据,如引擎温度、车轮速度、加速度与压力。然后将这些值与来自实践模仿传感器的数据进行比较。经过结合多种高压与电流信号(以高达100MS/s采样)与实体参数丈量成果(如温度、压力或振荡以及经译码的CAN总线信号),DL850V可创立单个完好的丈量文件,如图1。相较于多台丈量仪器的丈量文件有必要经过整合才干在PC上进行剖析的其它办法比较,这种办法可大幅削减剖析整个体系所需的时刻和作业量。
图1:在DL850V上创立的单个丈量文件,整合了多种高压与电流信号、实体参数丈量成果以及经译码的CAN总线信号。
轿车运用中的电力电子
在轿车运用中的逆变器越来越多地选用速度更快、电压更高的组件,这就需求具有更高采样速率的阻隔型高耐受电压丈量功用,并可以在更长时刻内一起丈量更多数量的信号。像数字贮存示波器这种传统的波形丈量仪器在高压逆变器丈量方面才干十分有限,由于它们短少独自阻隔的输入、高压阻隔功用和12或16位高分辨率。其它波形丈量解决方案一般需求具有外部(自动)信号调理电路才干完成高压阻隔。
另一方面,DL850 ScopeCorder在其高压丈量模块中运用一种被称为isoPRO的技能,无需外部自动信号调理设备,就能供给100MS/s的采样率、1kV的阻隔功用和12位的分辨率。
isoPRO技能选用了一种以半导体雷射二极管将数字数据转化为光信号的体系,转化后的光数据经过光纤传送至仪器。由于半导体雷射二极管的数据传输速率特别高,经过单一设备即可传送很多数据,所以阻隔区可以做得十分小。
别的,由于光纤自身是绝缘的,沿着光纤的信号传输间隔足以供给恰当的绝缘效果,因而即便在1kV高压情况下也能保证信号输入与主单元之间的绝缘间隔。运用isoPRO技能可在尺度约100×200mm的精巧模块中封装具100MS/s、1kV高耐受电压阻隔丈量电路的两个信道。
这种技能的别的一个优点是可供给优质的噪声按捺。由于高压逆变器的开关速度很快,因而噪声可被导入丈量途径。然而在高压阻隔模块中,优质的噪声按捺功用可以带来杰出的共模按捺比(CMMR),并且关于IGBT等逆变器和设备来说,一般能高精确地撷取到常见的起浮电压开关波形,见图2。
图2:运用DL850 ScopeCorder模块丈量的逆变器信号脉冲波形。左边是采样率为100MS/s的丈量成果,右边是运用较早的10MS/s单元测得的成果。
机械/实体参数值
引擎测验台是一种用于开发、表征、测验引擎与仿真动力传动体系的设备。一个杂乱的引擎测验台包含多种传感器(或改换器)、数据撷取功用和致动器,可用来操控引擎状况。DL850 DscopeCorder有一个模块化的结构以及很多的输入模块来监测机械功用与电气信号。改换器将来自引擎的信号转化为输入模块可以了解的方式──一般是电压信号。例如,选用一款转速计丈量单位为每分钟转数的引擎速度。这将发生一个电压输出或一个脉冲输出信号,然后将这个信号发送到ScopeCorder进行脉冲输出处理,并在显现器后显现实践的加速度图形──乃至扩展制作出机械/电气相位差,见图3。
图3:用于核算旋转视点趋势的旋转编码器信号。
经过运用温度模块,就可以加以运用热电耦(一般是K型组件)。这些热电耦价廉物美,具有满足精确度来完成任务。每个输入模块最多有16个热电耦衔接至仪器。为了监测动力传动体系组件的振荡,可以运用带压电传感器的加速度模块。
图4:DL850V Vehicle Edition可以译码CAN和LIN总线信息,并在屏幕上一起显现模仿值以及电气或机械信号
轿车串行总线
轿车内的CAN或LIN网络衔接至电子操控单元(ECU),经过网络传送温度、车轮转速、加速度和压力等很多参数和操控信号。轿车串行总线和ECU单元一起组成了动力传动办理体系。这意味着在开发进程中,不仅能丈量来自模仿传感器的电气与机械信号,还能丈量在轿车串行总线上传输的实体参数,作为电气与模仿传感器输出参数的参阅。DL850V Vehicle Edition即能解a这些CAN和LIN总线信息,并在屏幕上一起显现出模仿值以及电气或机械信号。
图4给出了这样一个比如。这个功用可用于直接映像轿车串行总线上传送的数据与电气和机械值之间的联系,然后可实时调查体系的行为。DL850V支撑CAN-dbc文件(由Vector Group开发)和LIN网络界说文件,然后答应用户便于挑选感兴趣的CAN和LIN信息。
本文小结
DL850V ScopeCorder供给了现代数字示波器的一切丈量与剖析东西,包含光标、波形参数核算、数学和DSP通道,以及快速傅利叶改换。它还能作为多信道数据撷取单元/记载仪,在单一设备中整合电气、机械和轿车串行总线丈量功用。在大多数情况下,用户可以当即剖析数据并获得成果,而无需脱机的后处理过程。