国拉汉思:新能源车开发中的测试解决方案

　　【编者按】为展示中国汽车工业最新科技成果，促进汽车技术进步，打造汽车产业和学术交流平台，中国汽车工程学会于2011年10月26日-28日在北京举办"2011中国汽车工程学会年会"。本届年会主题为"动力、能源与环境"。

　　主持人（汪大总）：尊敬的各位来宾，大家下午好，欢迎继续参加下午的会议。刚才业内的知名专家和领导开展了很热烈的首脑论坛。重点的题目是新能源汽车发展的关键问题，非常精彩，我相信大家还意犹未尽。新能源汽车的开发离不开核心技术难题的解决，这些难题的解决其中有一个方面，即系统集成中的验证和测试。下面有请易特驰集团全球副总裁国拉汉思先生，跟我们分享新能源车开发中的测试解决方案。

　　国拉汉思：女士们、先生们，非常感谢今天给我这么一个机会能在这里给大家做论坛的演讲，参加2011年中国工程汽车学会年会。刚才大家针对新能源的相关问题进行了讨论，我将更多的向大家讲述一些技术的细节。比如如何确保新能源汽车仿真以及电动系统的质量。仿真的技术是非常重要的，是一种非常重要的方法，能够保证新能源汽车发展过程中的质量问题。首先向大家介绍一下我们的公司，在电动汽车行业、新的控制单元以及需求发展方面我们还有怎样的挑战。其次如何进行信号测试和其他相关的测试。

　　易特驰在开发工具和服务方面非常活跃，公司有17年的历史，在全世界主要国家的控制系统方面做了很多业务的铺开。不仅有系统开发，还有拓展到车辆的服务，集团还进行了诊断工具的研究。易特驰集团是负责提供工具和解决方案发展控制系统的，工具产品组合中包含了系统设计、工程、测试以及验证方面的微循环，一直到服务以及诊断。今天的演讲中我会关注黄色的这一部分，即测试和验证。现在我们更多的重视汽车内部的电动控制，（如图）这是电动汽车的一个内部系统，右手边可以看到动力总成，包括电机和车轮制动、传动以及动力传动、变速箱、内燃机等。最左边的是控制网络，可以看到电动汽车需要的控制网络，有七个控制器。和传统的车辆相比，我们要实现对电机和电池的控制，电池需要有一个管理系统。电池对于电动汽车来说是一个非常大的挑战，牵引力的电池和热管理是电动汽车面临的非常重要的挑战，需要给予足够的重视。混合动力汽车我们需要对混合动力部分进行控制，需要很好的控制电动和传统动力驱动方面的平衡。

　　在混合动力控制部分和热管理控制部分我们有很多的开发，输入输出的程序是非常类似的。今年我们又推出了另外一个需求，即需要对更大的网络进行控制。电动汽车对电机的控制是有一些不同的，电机的情况和传统的内燃机是不一样的，电动汽车中有新的传感器，和传统的汽车也是不一样的，这就带来了更多的挑战。在电动电流方面也是完全不一样的，我们需要更快的数据获取。我们必须有更高的安全要求，因为它涉及的电压和以前也是不一样的。电池的系统是可以比较的，比如信号部分和功率部分，应该有很好的分离。电池应该是可以控制的，对电池的测量应该能够达到一毫伏这么精确，这样我们才能对其进行更好的控制。同时，还应该确保电动汽车上的电池是具有比较高的电压的。我们也应该对电池进行很好的测试，很多时候我们无法对电动车长距离进行测试和终身运行情况进行测试，不同类型的传感器我们需要不同的方式进行测试，这对测试系统也会提出更高的要求。

　　从开发周期来看，我们的问题就比较明显了。（如图）左边的周期是基于模型的一种设计和控制，可能没有什么特殊的要求，但在测试以及验证方面会有很大的变化，因为系统电力的特点是不一样的，我们的传感器电子的特性也是完全不同的。内燃机需要很长时间才能开发出来，需要对内燃机和电机进行很好的平衡，必须有好的测试系统，对不同的单元进行更好的控制，已经有技术开始进行实施。电机需要更快的控制周期，这就要求我们有更高的测量的比率，更高的准确性。需要有一种技术帮助我们更好的进行周期内的测量，最重要的是会有一些高电压以及高功率的信号，这些都是现有技术不能够应对的。这是电机和电池测试方面所面临的挑战，对于开发环境来说也是需要很大投资的。

　　电动汽车有电机、电池，左边是ECU即控制单元，控制两个部分。其中一部分是数字化部分，一部分是功率部分，也就是嵌入式的ECU，这样我们才能很好的对电动汽车进行控制。从信号的角度来看，电流会进入电机，我们可以在不同的层面对系统进行测试。功率部分，控制单元能够通过数字的方法对系统进行控制，也能够从功率部分对系统进行控制。我们需要对电池和电机进行模拟仿真，也需要对车辆进行模拟仿真。（如图）这是对电动汽车和电池进行的模拟，我们使用的是电子模拟或电子仿真。与实际的电池相比，我们使用模型进行模拟的优势，可以更好的对电池的一些特性进行调整。如果你使用实际的电池可能就无法做到这一点。如果使用模拟方法，我们就可以通过一些算法对电池的特性进行调整，更加灵活一些。PSM的模型也是可以调整的，用起来也是非常方便。可以模拟工作环境，对于车辆的其他部分和整个情况也可以进行实时的模拟。这样一种测量的方法，可以减少测试所需要的安全方面的要求。电机以及电池的一些特性也可以非常容易的改变，我们可以通过手册或者计算机很容易的对各种各样的参数进行修改。比如关于电机和电池的参数也可以在线的进行修改，这样我们就会有更多的时间进行测试。这些测试也可以更好的让我们来了解系统的特性。

　　很多公司提出了模拟仿真不同的解决方案，我们有很多不同模拟仿真的平台。除此之外，我们对电机和电池进行模拟，还使用平台的模拟仿真。这样人们就可以自己进行模拟仿真。电机模拟的时候，会模拟电机的速度和温度，能够模拟各个方面运行的状态。看一下连接方式，如图上所展示的一样，黄色是传感器，从电机的后面到逆变器之间都有传感器。再看看其他的可能性，从信号的概念来讲，可以测试电机数字部分、电机系统以及功率部分都可以得到模拟仿真。我们对整个系统进行精确的模拟仿真是非常重要的，因此需要一个实时的模型。这个实时模型可以对IJPD进行模拟，可以改变IJPD具体的技术参数，可以模拟它的热效果和功率的情况。电机需要的模拟仿真模型是在比较高的周期来进行运行的，这样我们就有可能改变电机的一些属性。

　　在这里我们没有高电压，可以模拟电机当中的电压。我们需要电机的模型进行模拟，看一下电机的实时情况，方案是完全不一样的，同时我们还有全负荷的模拟。根据测试，还可以选择在电脑上进行软件模拟。通过这样的模拟，可以保证模拟跟控制单元是同步的电机与电池模拟成本是非常高的。（如图）这是对电机数字部分的模拟，需要把数字以及高压部分分离开来。在这种条件下，可以非常容易的把系统联系在一起，而且这个系统也是非常紧凑的。将两种方案比较一下，数字部分不需要实际的功率，可以使用软件进行全系列的测试。我们不需要把高压部分、功率部分和数字部分进行分离。这仅仅是我们开发周期中很少的一部分，今天上午来自LMS的嘉宾已经讲过了这一点，讲过了关于模型以及模拟仿真可以帮助我们节约成本和实现不同部件之间的兼容性。我们可以适应一种模型进行测试，它能够适应不同的测试环境。

　　在技术领袖的讨论环节我们就讨论过更换电池，如果我们能够在这方面做的比较好，消费者就可以更方便的使用电动汽车了。我们今天使用的主要的电池都是锂离子电池，有时会把不同的电池组装在一起，形成一个电池组。通过电池组的方式就可以达到我们所需要的电压（140伏）。控制器能够跟车辆的其他部分联系在一起，可以在不同的层面做测试，比如功率测试，也就是说我们可以从功率方面来模拟整个系统。还可以测量单个的系统，或者通过模拟的方法来测量整个系统。在电池单元的测试中我们需要一个测试器，所有公司都可以提供，通过这种方式的测试，可以在不同的情况下对电池进行测试。对每个电池组来讲，达到140伏的时候，每个电池组都需要有一定的电压的限制。在高电压的情况下，我们也要进行电池的平衡性的测试。车辆的其他部分还有一些系统，电池的仿真系统是非常灵活的，测试可以是在高电流、高电压的情况下运行，也可以用来验证高电压的半导体，像逆变器、GPD。

　　这个系统可以完整的进行仿真，针对电路+电池的系统进行对比。可以非常简单的进行模拟，所有的模拟都是可以重用的，可以把不同部分的模拟结合在一起，比如做部分的测试，在电池的其他部分再进行测试，这样可以减少投资，换个角度来讲，也可以避免外部的安全方面的隐忧。由于能源消耗，通常会达到700千瓦，这个系统可以进行主动的冷却。电动汽车的测试显然是一个复杂的过程，有时有高电压的需求，需要系统拓展，需要对测试的成本有所考虑。我们能够提供各种类型的测试设备和必要的咨询以及工程服务。这就是我的演讲内容，谢谢大家。