电子：新能源汽车的强力推进者

测试测量

　　泰克中国渠道分销经理程峰介绍道，汽车电子关乎目前汽车设计的三大市场挑战，即如何满足生态(环保)、更舒适方便和增强安全性的要求，而围绕解决这些挑战的系统和子系统正是目前汽车电子设计的热点和难点。

　　动力系统无疑是汽车的心脏，而与动力系统相关的电子电路的高质量稳定运行将很大程度上决定整车的性能表现，其中既包括通过ECU实现的电子控制部分，还包括汽车电源电路，由于需要提高汽车的能耗效率，因此电源系统变得更加复杂，特别是新能源汽车。混合动力和清洁燃料柴油机技术要求高级电子控制系统，保证安全及环保。

　　利用ECU控制基本汽车系统和非基本汽车系统正成为新的行业标准，这些ECU基于数字技术(MCU、FPGA等器件)，要求更深入地了解复杂的定时和信号完整性问题。

　　针对上述汽车动力系统，泰克提供了一套完善的解决方案。汽车ECU根据放在汽车各处的传感器传回的数据实时计算信息，确定最佳的引擎控制参数值。由于ECU内置到汽车引擎室中，噪声环境更加恶劣，同时由于对更高频率的分析需求也在不断上升，特别是对微秒级、毫秒级以及甚至纳秒级瞬态信号或尖峰的抗扰能力，对传统示波器和探头分析纳秒级的高频噪声提出了挑战。针对部分工程师希望利用信号源进行动力系统ECU现场仿真测试，泰克提供了基于信号源的测试方法，例如利用AFG3000系列函数信号发生器仿真各种汽车传感器信号，如压力、温度、速度、旋转和角度位置，对汽车应用中的引擎控制单元进行功能测试和优化。

　　汽车电源电路的测试与其他电子系统上的电源测试类似，需要进行包括开关损耗、传导损耗、平均功率损耗以及安全工作区(SOA)在内的主要性能测试。目前，业界已经具有完整、方便易用的电源测试解决方案，例如泰克公司就提供了完整的集成电源分析解决方案DPO4PWR和DPO3PWR电源分析应用模块，可实现开关损耗测量、安全工作区、谐波、波纹、调制、转换速率等全面的测试，并能实现自动测量功能，可简化汽车电源应用的功率分析工作。

　　上海横河国际贸易有限公司大客户部部长陈林认为，中国在新能源车方面已经和世界汽车第一集团的脚步一致了，做得好可能会“弯道超车”，中国的汽车行业很可能由此实现飞跃。

　　新能源电动车分为纯电动/混合动力/燃料电池车，目前来看混合动力车较能满足近期的市场发展。当然纯电动车更符合新能源电动车的未来要求，中国已经开始在几个城市里建立新能源车的充电站，这对于未来实现纯电动十分有利。但由于电池技术的解决和充电站建设都还需要时间，因此近期普及可能会遇到问题。

　　新能源电动车与传统车相比有了很大的不同，特别是在电子方面有了较大的提高，因此必须进行很多电气测试和分析工作，工程师对控制驱动单元/电机/电池等关键部位的测试需要符合电动车特点的测试仪器，其测试精度和数据采集的要求越来越高。

　　日本横河电机(YOKOGAWA)的解决方案较多考虑了汽车测试的需求。横河公司的功率分析仪在变频器、电机、电池功率测试、效率评估以及电能能耗测试等方面擅长，独特的快速分析和精确的测量数据为开发和测试工程师发现问题并解决问题提供了可靠的保证。横河公司的数据采集系统也受到工程师们的欢迎。由于汽车上面测试信号的特殊性，测试工程师需要多通道的集电压/电流/温度/应力/加速度/扭矩/转速/流量等相互隔离的多路信号采集于一体的数据采集。横河公司的DL750/DL850可完全满足这方面的需求，能很好的解决汽车研发中多路的甚至十几路，几十路的信号处理分析和记录。

　　NI中国技术市场工程师徐征说，混合动力汽车ECU的设计与验证对于新能源汽车行业来说是一项关键技术。如何快速设计控制系统原型并进行验证和发布是一个挑战。传统的开发流程中，往往先根据受控对象的模型设计算法并进行软件仿真，然后设计嵌入式硬件电路，再将算法代码重新移植到嵌入式系统中实现。在这种开发流程中，需要在软件开发与硬件设计中反复协调，进行修改和验证，一般需要较长时间。因此，通过商业可用的现成嵌入式平台快速实现控制系统原型成为一种趋势。基于商业可用的嵌入式平台(如NI CompactRIO)，用户可以迅速为控制算法添加I/O，并在嵌入式实时控制器上执行，从而快速完成控制系统设计。

　　控制系统设计完成之后需要进行功能性验证，之后才能发布。为了更好地在验证测试中模拟受控对象的行为，硬件在环(HIL)仿真成为一种主流的测试手段。在将控制器投入系统之前，先用一个可以模拟受控对象行为的真实硬件模型对其进行测试，就是我们这里所说的硬件在环测试。硬件在环测试可以大大降低开发和测试风险，降低测试成本，提高测试质量。

　　NI提供开放灵活的模块化硬件平台和统一的图形化系统开发软件LabVIEW，可高效地进行混合动力汽车控制系统原型设计和硬件在环仿真。基于NI LabVIEW软件，用户可以建立受控对象(如混合燃料电池系统)的模型，设计控制算法，并进行软件仿真。之后，用户可将算法直接下载到NI CompactRIO的实时控制器上运行，并选择所需的CompactRIO I/O模块作为算法的真实硬件I/O，从而快速构建完整的嵌入式实时控制器原型。进一步，用户还可以基于NI PXI平台，利用之前建立的受控对象模型建立硬件在环仿真测试系统，对控制系统进行验证。在此过程中可以充分利用现成的模块化硬件平台，并且重用软件模型和组件，从而大大加速了控制器设计和原型验证的整个开发过程。NI于2009年还专门针对硬件在环测试应用推出了基于配置无需编程的实时测试软件NI VeriStand，为用户提供了更多选择和支持。

　　参考文献：

　　[1] 何耀华.汽车级IGBT在混合动力车中的应用[J].电子产品世界,2010(3):53-55

　　[2] 潘威海.高幅度任意波形/函数发生器简化汽车、半导体、科学和工业应用中的测量[J]. 电子产品世界,2009(3):54-57

　　[3]新能源汽车全面落后 获支持发展空间广阔[R/OL].(2010-7-14).

　　http://industry.yidaba.com/dzdgdq/201007/140959341007100100000085889.shtml

　　[4]孙昌旭.飞思卡尔与英飞凌演讲汽车电子发展的四大趋势[R/OL].(2010-3-17). http://eetimes.cn/qcdz/2010/0317/article_1819.html

　　[5]冀凯. ADI李防震：半导体技术积极推进混合动力发展.(2010-5-14). http://www.bbs.eeworld.com.cn/qcdz/2010/0514/article_2048.html