基于功率分析仪的电动汽车能量流分析
By Glacier Chen, EV industry application manager
Dewesoft China
由于新能源汽车的经济性能是客户最关心的性能之一，汽车制造商也在努力提高汽车里程。因此，电动汽车的经济性能就显得尤为重要。
我国新能源汽车补贴与电动汽车的经济性能密切相关。因此，OEM设备制造商正在研究新能源汽车的经济性能。Dewesoft 功率分析仪为所有功率分析以及电力和机械功率测量提供了灵活的解决方案。
在汽车研制过程中，为了分析新能源汽车的经济性能，了解电动汽车在运行过程中的能源消耗部位和利用情况，新能源和开发企业(如 BJEV、 Xpeng 等)的研究人员需要对正在研制的基准车辆进行能量流分析。
这些研究包括分析各子系统间的能量传递效率和能耗比例，修正经济效益分析仿真模型，指导合理的绩效指标的制定。
来自电网的电能流入电动汽车。整个车辆系统将动力电池、电机控制器、驱动电机和减速齿轮等变流技术设备串联起来，实现电能和机械能的传递、转换、消耗和利用。
根据能量流图和能量分析理论，可以得到纯电动汽车各部件的工作效率。
多功能解决方案
强大的 Dewesoft 功率分析仪满足各种需求的测量要求。它为所有功率分析计算以及电力和机械功率测量提供了灵活的解决方案。
▶ 功率分析器
▶ 燃烧分析
▶ 示波器
▶ 原始数据记录器
▶ 频谱分析仪
▶ CAN 记录器
▶ 等等
确保平滑的数据同步、可视化、存储或数据比较。
电压测量
Dewesoft SIRIUS HS (High Speed) HV (High voltage) 通道可以采集 ± 1600V 至 ± 20V 的电压，满足各种测试需要。纯电动客车的蓄电池电压一般在300V 至420V 之间。低压电路电压一般为12V、24V 或48V。
图1。Dewesoft SIRIUSi-HS-4xHV-4xLV 是一个多功能、强大、高速、高带宽的 USB 和 EtherCAT 数据采集系统，可以连接任何信号和传感器。
电池的放电速率一般低于1C。当车辆快速加速时，峰值放电速率可达2 C 或更高，转化为约 -300 A ~ + 500A 的电流。
图2。DS-CLAMP-500DCS 是磁通门传感器类型。不同的电流传感器和电流传感器可用于不同的方法，每一种都适用于测量环境以及要测量的电流范围。
电动汽车上有一些低压电气负载，如车灯、收音机、冷却风扇、冷却水泵等。它们的工作电流约为2A ~ 40A，工作电压为12V 或24V。
图3和图4。 DEWENET 的 DN-SHUNT-XXA 电流传感器安装在保险丝盒内。
机械能量测量
客户需要监视半轴的机械能输出，以计算电动机和减速机的能量转换效率。
旋转物体的功率等于扭矩和速度的乘积除以9550。扭矩测量采用无线轴扭矩传感器，具有高精度和低信号噪声。车轮速度测量使用数字增量转速计。
图5. 能量方程式。
纯电动汽车来源于动力电池，属于单一能源系统。传输路径相对简单。当车辆运行时，动力电池通过配电单元(PDU)将存储的电能传输给电机控制单元(MCU)。
单片机将高压直流电转换为高压交流电，从而驱动电机工作。电机将电能转化为机械能，通过减速器传递给车轮，以驱动车辆。
对于具有制动能量回收功能的纯电动汽车，部分动能通过车轮和制动时的减速器传递给驱动电机。同时，电动机充当发电机的角色，将机械能转化为电能，然后电动机将电能输出到动力电池中进行存储。
此外，为了维持低压系统的正常运行，如果12V 低压电池电量不足，电池管理系统将通过 DC/DC 变换器对部分动力电池进行充电。
图6电动车辆动力传动系统。
Dewesoft 功率分析仪符合这一测量测试。通过在能量传递的每个通路上安装传感器，可以获得电压和电流。
Dewesoft x 电源模块可以实时计算功率并整合传输的能量。同时可以计算出正能量和负能量。
图7. 屏幕截图-Dewesoft x 传输效率测量。
这种解决方案已被越来越多的中国新能源汽车研发机构所接受。目前，中国大约有30家汽车公司使用 Dewesoft 的功率分析仪来分析电动汽车的能量流，而且用户数量还在不断增加。
图8. 测功机上车辆的量度装置。
Dewesoft DAQ 硬件是灵活的，软件的易用性是客户最满意的。由于功率分析仪也可以用于其他插件，如制动器测试，客户可以分析电机响应过程和能量回收在功率性能测试或制动器测试。此外，该解决方案可以扩展到测试混合动力汽车和氢燃料电池。