電子：新能源汽車的強(qiáng)力推進(jìn)者

　　測(cè)試測(cè)量

　　泰克中國(guó)渠道分銷經(jīng)理程峰介紹道，汽車電子關(guān)乎目前汽車設(shè)計(jì)的三大市場(chǎng)挑戰(zhàn)，即如何滿足生態(tài)(環(huán)保)、更舒適方便和增強(qiáng)安全性的要求，而圍繞解決這些挑戰(zhàn)的系統(tǒng)和子系統(tǒng)正是目前汽車電子設(shè)計(jì)的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

　　動(dòng)力系統(tǒng)無疑是汽車的心臟，而與動(dòng)力系統(tǒng)相關(guān)的電子電路的高質(zhì)量穩(wěn)定運(yùn)行將很大程度上決定整車的性能表現(xiàn)，其中既包括通過ECU實(shí)現(xiàn)的電子控制部分，還包括汽車電源電路，由于需要提高汽車的能耗效率，因此電源系統(tǒng)變得更加復(fù)雜，特別是新能源汽車?；旌蟿?dòng)力和清潔燃料柴油機(jī)技術(shù)要求高級(jí)電子控制系統(tǒng)，保證安全及環(huán)保。

　　利用ECU控制基本汽車系統(tǒng)和非基本汽車系統(tǒng)正成為新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這些ECU基于數(shù)字技術(shù)(MCU、FPGA等器件)，要求更深入地了解復(fù)雜的定時(shí)和信號(hào)完整性問題。

　　針對(duì)上述汽車動(dòng)力系統(tǒng)，泰克提供了一套完善的解決方案。汽車ECU根據(jù)放在汽車各處的傳感器傳回的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算信息，確定最佳的引擎控制參數(shù)值。由于ECU內(nèi)置到汽車引擎室中，噪聲環(huán)境更加惡劣，同時(shí)由于對(duì)更高頻率的分析需求也在不斷上升，特別是對(duì)微秒級(jí)、毫秒級(jí)以及甚至納秒級(jí)瞬態(tài)信號(hào)或尖峰的抗擾能力，對(duì)傳統(tǒng)示波器和探頭分析納秒級(jí)的高頻噪聲提出了挑戰(zhàn)。針對(duì)部分工程師希望利用信號(hào)源進(jìn)行動(dòng)力系統(tǒng)ECU現(xiàn)場(chǎng)仿真測(cè)試，泰克提供了基于信號(hào)源的測(cè)試方法，例如利用AFG3000系列函數(shù)信號(hào)發(fā)生器仿真各種汽車傳感器信號(hào)，如壓力、溫度、速度、旋轉(zhuǎn)和角度位置，對(duì)汽車應(yīng)用中的引擎控制單元進(jìn)行功能測(cè)試和優(yōu)化。

　　汽車電源電路的測(cè)試與其他電子系統(tǒng)上的電源測(cè)試類似，需要進(jìn)行包括開關(guān)損耗、傳導(dǎo)損耗、平均功率損耗以及安全工作區(qū)(SOA)在內(nèi)的主要性能測(cè)試。目前，業(yè)界已經(jīng)具有完整、方便易用的電源測(cè)試解決方案，例如泰克公司就提供了完整的集成電源分析解決方案DPO4PWR和DPO3PWR電源分析應(yīng)用模塊，可實(shí)現(xiàn)開關(guān)損耗測(cè)量、安全工作區(qū)、諧波、波紋、調(diào)制、轉(zhuǎn)換速率等全面的測(cè)試，并能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量功能，可簡(jiǎn)化汽車電源應(yīng)用的功率分析工作。

　　上海橫河國(guó)際貿(mào)易有限公司大客戶部部長(zhǎng)陳林認(rèn)為，中國(guó)在新能源車方面已經(jīng)和世界汽車第一集團(tuán)的腳步一致了，做得好可能會(huì)“彎道超車”，中國(guó)的汽車行業(yè)很可能由此實(shí)現(xiàn)飛躍。

　　新能源電動(dòng)車分為純電動(dòng)/混合動(dòng)力/燃料電池車，目前來看混合動(dòng)力車較能滿足近期的市場(chǎng)發(fā)展。當(dāng)然純電動(dòng)車更符合新能源電動(dòng)車的未來要求，中國(guó)已經(jīng)開始在幾個(gè)城市里建立新能源車的充電站，這對(duì)于未來實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)十分有利。但由于電池技術(shù)的解決和充電站建設(shè)都還需要時(shí)間，因此近期普及可能會(huì)遇到問題。

　　新能源電動(dòng)車與傳統(tǒng)車相比有了很大的不同，特別是在電子方面有了較大的提高，因此必須進(jìn)行很多電氣測(cè)試和分析工作，工程師對(duì)控制驅(qū)動(dòng)單元/電機(jī)/電池等關(guān)鍵部位的測(cè)試需要符合電動(dòng)車特點(diǎn)的測(cè)試儀器，其測(cè)試精度和數(shù)據(jù)采集的要求越來越高。

　　日本橫河電機(jī)(YOKOGAWA)的解決方案較多考慮了汽車測(cè)試的需求。橫河公司的功率分析儀在變頻器、電機(jī)、電池功率測(cè)試、效率評(píng)估以及電能能耗測(cè)試等方面擅長(zhǎng)，獨(dú)特的快速分析和精確的測(cè)量數(shù)據(jù)為開發(fā)和測(cè)試工程師發(fā)現(xiàn)問題并解決問題提供了可靠的保證。橫河公司的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也受到工程師們的歡迎。由于汽車上面測(cè)試信號(hào)的特殊性，測(cè)試工程師需要多通道的集電壓/電流/溫度/應(yīng)力/加速度/扭矩/轉(zhuǎn)速/流量等相互隔離的多路信號(hào)采集于一體的數(shù)據(jù)采集。橫河公司的DL750/DL850可完全滿足這方面的需求，能很好的解決汽車研發(fā)中多路的甚至十幾路，幾十路的信號(hào)處理分析和記錄。

　　NI中國(guó)技術(shù)市場(chǎng)工程師徐征說，混合動(dòng)力汽車ECU的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證對(duì)于新能源汽車行業(yè)來說是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。如何快速設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)原型并進(jìn)行驗(yàn)證和發(fā)布是一個(gè)挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的開發(fā)流程中，往往先根據(jù)受控對(duì)象的模型設(shè)計(jì)算法并進(jìn)行軟件仿真，然后設(shè)計(jì)嵌入式硬件電路，再將算法代碼重新移植到嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。在這種開發(fā)流程中，需要在軟件開發(fā)與硬件設(shè)計(jì)中反復(fù)協(xié)調(diào)，進(jìn)行修改和驗(yàn)證，一般需要較長(zhǎng)時(shí)間。因此，通過商業(yè)可用的現(xiàn)成嵌入式平臺(tái)快速實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)原型成為一種趨勢(shì)。基于商業(yè)可用的嵌入式平臺(tái)(如NI CompactRIO)，用戶可以迅速為控制算法添加I/O，并在嵌入式實(shí)時(shí)控制器上執(zhí)行，從而快速完成控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

　　控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成之后需要進(jìn)行功能性驗(yàn)證，之后才能發(fā)布。為了更好地在驗(yàn)證測(cè)試中模擬受控對(duì)象的行為，硬件在環(huán)(HIL)仿真成為一種主流的測(cè)試手段。在將控制器投入系統(tǒng)之前，先用一個(gè)可以模擬受控對(duì)象行為的真實(shí)硬件模型對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，就是我們這里所說的硬件在環(huán)測(cè)試。硬件在環(huán)測(cè)試可以大大降低開發(fā)和測(cè)試風(fēng)險(xiǎn)，降低測(cè)試成本，提高測(cè)試質(zhì)量。

　　NI提供開放靈活的模塊化硬件平臺(tái)和統(tǒng)一的圖形化系統(tǒng)開發(fā)軟件LabVIEW，可高效地進(jìn)行混合動(dòng)力汽車控制系統(tǒng)原型設(shè)計(jì)和硬件在環(huán)仿真?；贜I LabVIEW軟件，用戶可以建立受控對(duì)象(如混合燃料電池系統(tǒng))的模型，設(shè)計(jì)控制算法，并進(jìn)行軟件仿真。之后，用戶可將算法直接下載到NI CompactRIO的實(shí)時(shí)控制器上運(yùn)行，并選擇所需的CompactRIO I/O模塊作為算法的真實(shí)硬件I/O，從而快速構(gòu)建完整的嵌入式實(shí)時(shí)控制器原型。進(jìn)一步，用戶還可以基于NI PXI平臺(tái)，利用之前建立的受控對(duì)象模型建立硬件在環(huán)仿真測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證。在此過程中可以充分利用現(xiàn)成的模塊化硬件平臺(tái)，并且重用軟件模型和組件，從而大大加速了控制器設(shè)計(jì)和原型驗(yàn)證的整個(gè)開發(fā)過程。NI于2009年還專門針對(duì)硬件在環(huán)測(cè)試應(yīng)用推出了基于配置無需編程的實(shí)時(shí)測(cè)試軟件NI VeriStand，為用戶提供了更多選擇和支持。

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