電子測量儀器

概述
新能源汽車由于能夠實現超低排(pái)放甚至零排放的要求，因此得到了國家政府和企(qǐ)業的高度重視，并被(bèi)視爲調整交通能源(yuán)使用結構和(hé)改善城(chéng)市大氣環(huán)境質量的有效途徑之一。電力驅動及控制系統是新能源汽車的核心(xīn)，主要包括(kuò)了(le)：驅動電機，變頻器、動力電池。動力電池、驅動電機(jī)及控制器的性能對整個電動汽車(chē)的性能(néng)起到至關重要的(de)作用，如下圖所(suǒ)示。

新能源汽車教學平台系統采用了與(yǔ)實(shí)際電動汽車電力驅動及控制系(xì)統類似(sì)的組成部分，能夠(gòu)直觀、真實地模拟電動汽車的實際組成結構(gòu)和運行工況，并能夠對整個系統進行測試分析，能夠(gòu)滿足在新能源汽車領域教(jiāo)學和科研中的需求。

 解決問題
 直接測(cè)量變頻器（電動汽車功率調節器）輸入和輸出，逆變效率(lǜ)測試。
 完善馬達分析功能（選件測量扭(niǔ)轉、轉速、頻率、轉差(chà)率(lǜ)、馬達功率）；
 測試汽車電子CAN總線相關數據；
 模拟(nǐ)電動(dòng)汽車主要組成部件，可進行車載總線評(píng)估；
 針對車載的驅動系統進行評估(gū)測試；

産品組成

  高精度功率分析儀：PA6000
 CAN分析儀：CANScope-Pro
 CANopen主站卡：USBCAN-2E-P
 BMS系(xì)統：ZBMS-100
 電機平台：ZMotor-100

功能特點
 完整的驅(qū)動模拟系統：包(bāo)括驅動電機，變頻(pín)器以及制動器，集(jí)成了高性(xìng)能的(de)扭矩和轉速傳感器；
 基于CAN-bus（CANopen網絡）的驅動控制系統，能夠完(wán)成對驅動系統的控制和監測；
 可以集成基于CAN-bus總線的BMS系統；
 集(jí)成高性能的功率分析儀PA6000，可以對整個驅動系(xì)統的評估測試，滿足新能源汽車教學平台在驅動系統教(jiāo)學和科(kē)研中的需(xū)要；
o 驅動系統效(xiào)率測試
o 變頻系(xì)統性能測試
o 動力系統(tǒng)性能(néng)測試
o 驅動運行工況測試
 集成高(gāo)性(xìng)能的(de)CAN分(fèn)析儀CANScope-Pro，可以對整個CAN-bus網(wǎng)絡進行分析測(cè)試，滿(mǎn)足新能源汽車教學平台(tái)CAN-bus網絡協議(yì)教學科研需(xū)要；
o BMS系統協議分析，教學和研究
o 驅動控制系(xì)統(tǒng)協議分析，教學和研(yán)究
o 新能源汽車整(zhěng)車協議分析，教學和研究
o SAE J1939高層(céng)協議分析，教學和(hé)研究
o 并支持CANopen等其它高(gāo)層協議分析，教學和研究
 提供有豐富的(de)教學和開(kāi)發資料，便于教學和科研應用(yòng)  設(shè)備功能介紹
1. PA6000高精度功率分析儀
PA6000高精度功率(lǜ)分析儀可以(yǐ)廣泛應用于節能和新能源領域，例(lì)如混合型(xíng)電動汽車、電動汽車等功率設備的開發(fā)和性(xìng)能評估。PA6000高精度功率(lǜ)分析儀可以對多相高電壓和大電(diàn)流進行精确測量(liàng)，其功能特點如下(xià)：
 采用先進的測量技術，支持DC,0.1Hz～1MHz 帶寬，保證了可靠的測量(liàng)準确度(dù)，基本(běn)精(jīng)度：0.02%；
 最多可以支持6相功(gōng)率輸入，所有的輸入通道均電(diàn)氣隔離，避免各(gè)種應用中(zhōng)的(de)短路；
 同步采集所有相，精确測量(liàng)電壓、電流和功率參數；
 提供豐(fēng)富的分析功能：諧波(bō)閃變分析、頻(pín)譜(pǔ)分(fèn)析、采樣波形顯示和矢量圖；
 超大容量存儲（>10G），支持長時(shí)間的數據記錄；
 可通過外部傳感器測量(liàng)扭矩和轉速，用于馬(mǎ)達和驅動應用；
 12.1” 彩色液晶顯示器， 1280*800分辨率
 良好的操作性：提供(gòng)豐富、快捷的功能按(àn)鍵，并支持觸摸屏和鼠标鍵盤控制
 簡單的用戶界面确保操作(zuò)簡(jiǎn)單、直觀；
 标準配置和自定義(yì)配置允許用戶精确設定适(shì)合其應用的相應功能；
 标配USB、Ethernet和GPIB三種接口(kǒu)，可以快速、方(fāng)便地連接到 PC。
 配備(bèi)有PC 軟件，可用來下載數據、分析和生(shēng)成報表；

采用PA6000功率(lǜ)分析儀(yí)搭建測試平台可以對電動汽車電力驅動系統進行精确的(de)評估：PA6000功率分析儀的功率測量(liàng)單元可(kě)以同時對電池輸出信号、變頻器(qì)輸入輸出信(xìn)号進行(háng)測量分析，同時具有電機測量單元(yuán)，可以對驅動電機(jī)的轉速、扭矩信号進行測量。通過控制系統的配合，PA6000功率分析儀可以測量電機在(zài)不同轉速、不同轉(zhuǎn)矩下變頻器的性能、電機(jī)的加速性能等，從而可以模拟出汽車在高速或大阻力下整個系統的性能。PA6000可實現如下(xià)功能：
 電源輸出電(diàn)壓、輸(shū)出電流數值測量與波形顯示(shì)；
 變頻器輸入/輸出電壓值和電流值測量與波形顯示；
 轉速和扭矩信号測量與波形顯示；
 變頻器(qì)效率測量；
 變頻器輸出信号諧波分析；
 電機效(xiào)率測量。
2. CANScope-Pro CAN總線分析儀
CANScope-Pro分析儀是CAN總(zǒng)線開發與測試的專業工具，集海量存儲示波(bō)器、網絡分析(xī)儀、誤碼率分析(xī)儀、協(xié)議分析儀及可靠性測試工具于一(yī)身，并把各種儀器有機的整合和關連；重新定義CAN總線的開發(fā)測試(shì)方法，可對CAN網絡通信正确性、可靠性、合理性進行(háng)多角度全方位的評估；幫助用戶快速定位故障節點，解決CAN總線應用的各種問題，是CAN總線開發(fā)測試的終極工(gōng)具。

CANScope-Pro主要功能：
 CAN 示波器：捕獲CAN總線上的信号并分析；
 CAN 眼圖：對總線信号按位進行疊加顯示、統計分析；
 CAN 報文：對捕獲到的CAN幀進(jìn)行顯示，提供統計報表等；
 CAN 波形：将模拟波形轉化成二進制碼流，并解碼形成CAN幀(zhēn)；
 網絡(luò)共享：提供遠程多人(rén)協作分析(xī)功能；
 CANScopeEx：多種應用層協議數據的發送與解析(xī)；支持CANopen\J1939\DeviceNet\iCAN等協議。
 自定義分(fèn)析：用(yòng)戶可(kě)指定協議規則(zé)，實現儀表顯示、趨(qū)勢圖顯示等功能。
CANScope-Pro應用在汽(qì)車電子網絡或者工業自動化網絡中(zhōng)如(rú)下圖所示。

CANScope-Pro可以(yǐ)對(duì)電動車的整車CAN-bus網(wǎng)絡進行測試和分(fèn)析，對整車CAN-bus網絡性能進行評估。也可以借助于CANScope-Pro的完成電動車整車CAN-bus網絡協議的制定、研究等教學和科研(yán)任務。
3. 電池管理ZBMS-100 BMS系統(tǒng)ZBMS-100（以下簡稱爲系統）主要用于電動車動力(lì)系統主要部件電池組的電池(chí)電壓、表面溫度和電池組總電(diàn)壓、總(zǒng)電流的監測。系統由監控系統主節(jiē)點（以下簡稱主節點(diǎn)）、電池檢測子節(jiē)點（以(yǐ)下簡稱子節(jiē)點）、LCD診斷儀和CAN總線網絡組成(chéng)。采集到的電容電壓、電流(liú)、溫度等數據通過符合SAEJ1939協議的CAN總線(xiàn)與整車儀表系統連接。 系統特(tè)性如下：

  主節點同時支持SAEJ1939、iCAN網絡(luò)協議接口；
 可同(tóng)時檢測18個電池單體電壓，每個(gè)電池電壓0~5V；
 可同(tóng)時檢測每組電池的表面溫度，檢測範(fàn)圍(wéi)0~100℃，誤差<1℃；
 主節點具有電壓傳(chuán)感器接口，輸入電壓±5V，可連(lián)接電壓傳感器用于電池組總電壓測量；
 主節點具有電流傳(chuán)感器接口，輸入電流0~120mA，可連接電(diàn)流傳感器用于電池組(zǔ)總電流測量(liàng)；
 主節(jiē)點具有4路繼電器輸出接口，可用于控制外(wài)部(bù)風機(jī)或指示燈；
 LCD診(zhěn)斷(duàn)儀可以顯示系統所有電壓(yā)、電流、溫度參數，并輸(shū)入報警上下限；
 系統供電：DC24V@2A；
 工作溫度：-20~+85℃。
4. 電機平(píng)台ZMotor-100 電機平台ZMotor-100主要包括：動力電池，智能充(chōng)電機(jī)，變頻器，扭矩傳感器，制動器，CANopen主站卡USBCAN-E-P，NDAM數據采集模塊（NDAM-9020、NDAM-7404、NDAM-4400和NDAM-6608）。 CANopen主(zhǔ)站卡(kǎ)USBCAN-E-P，NDAM系列數據采(cǎi)集模塊組成(chéng)電機(jī)平台的控制系統(tǒng)，能夠通過CANopen總線對(duì)整個電機平台(tái)進行控制，調整電機(jī)平台的運行參數(shù)。 1) 電機部分組成 電機部分組成包括了：動力電池，智能充電機，變(biàn)頻器，扭矩傳感器，制動器(qì)。通過(guò)電源和(hé)變(biàn)頻器控制電機運行，通過制動器可以調節電機的負(fù)載大(dà)小，扭矩傳感器可以對電機運(yùn)轉時的扭矩和轉速進行測量。 動力電池參數：
 高性能锂(lǐ)動力電池；
 标稱電壓48V
 标稱容(róng)量60Ah；
 最大放電電流2C；
 推薦充電電流20A；
 充電限制電(diàn)壓54V；
 放(fàng)電限制電(diàn)壓37.5V；
 工作溫(wēn)度：充電0℃~45℃，放電-20℃~45℃；
 存儲溫度：短期（1個月）-20℃~45℃，長期（1年）-20℃~20℃；
 存儲濕度(dù)：＜70% 智能充電(diàn)機功能特點：
 根(gēn)據锂電池特性設計充電曲線，提高(gāo)電池安全性和延長電池壽命；
 保護功能齊全：過壓，過流、反接、短路、過溫；
 防護等級高：防水(shuǐ)防(fáng)塵性能好；
 智能程度高：有遠近控轉換模式，方便調試及應急(jí)充電；
 CAN通訊(xùn)，可根據BMS指(zhǐ)令進行充電；
 充電電壓：30V~54.7V；
 最(zuì)大充電電流：30A
 輸(shū)入功率因數高(gāo)： ≥98%；
 整機效率高： ≥93%；

 工(gōng)作溫度範(fàn)圍寬： -30℃ ～ 75℃。 變頻器功(gōng)能特(tè)點：
 額定輸入電壓48V；
 連續電流85A；
 峰值電流250A；
 内置保(bǎo)護(hù)功能，輸出過流，過電壓(yā)，電池電壓過低，溫度過高等保護；
 采用CAN總線通信；
 控(kòng)制策略：矢量控(kòng)制。 電機功(gōng)能特點：
 電機輸出功率3KW；
 電機輸出轉(zhuǎn)矩15N.m；
 電機額定轉速1500rpm； 扭矩傳(chuán)感器(qì)功能特點：
 扭矩測量(liàng)範圍：0~50N.m；
 轉速(sù)測量範(fàn)圍：0~6000rpm；
 測量精(jīng)度0.5%FS；
 過載能力：150%FS；
 扭矩信号的提取方式爲應變電測技術，動态響應快。 制動器功能特(tè)點(diǎn)：
 轉矩(jǔ)：1~50N.m；
 轉速：0~3000rpm；
 連續運行(háng)功率3KW；
 水冷連續運行功率6KW；
 轉子(zǐ)爲空心鼓形轉子，慣性小(xiǎo)，承受離心力大；
 力(lì)矩産生是由磁粉(fěn)鏈的拉力形成，力矩變化(huà)具有緩沖性；
 靜态轉矩力(lì)矩平滑，沒有齒槽波動轉矩，無剩磁轉矩；
 無摩(mó)擦結構，使用壽命(mìng)長；
 操作方便，隻需調節勵磁(cí)電流即可改變力矩大小。
2) CANopen主站卡USBCAN-E-P
USBCAN-E-P是集成1路隔離CAN通道(dào)，支持CANopen主站協議的USB-CAN接口卡。該(gāi)設備遵循(xún)CANopen規範DS301，具有USN2.0全速接口，支持32個從站，128個RPDO和512個TPDO。在新能源汽車(chē)教學平台系統中USBCAN-E-P通過發送RPDO控制變頻器啓停和輸出不同頻率；通(tōng)過發送RPDO控制NDAM-4400輸出電壓信号控制制動器的轉矩；通過接受NDAM-9020發送的TPDO測量轉速、扭矩信号和溫度信号。 USBCAN-E-P功(gōng)能特(tè)點：
 遵照CANopen 規範DS301 V4.02和DS303-3進行設計(jì)；
 支持PDO、SDO、緊急報文發送；

  支持所有(yǒu)NMT網絡管理功能；
 支持所有PDO通訊(xùn)類型，并可實現對每(měi)個PDO 的監控；
 主站卡硬件自動存(cún)儲緊(jǐn)急報(bào)文；
 一路電氣完全隔離的CAN通道(dào)；
 支持5Kbps ~ 1Mbps之間的标準(zhǔn)波特率；
 ESD（靜電(diàn)放電）保護：IEC 61000-4-2 Level 3；
 CAN通信接口支持2KV、5/100Hz群(qún)脈(mò)沖保護；
 CAN通信接口支持2KV、5/100Hz浪湧保(bǎo)護；
 内置120歐姆終端電阻(zǔ)，可(kě)通過跳線選擇；
 2500Vrms電氣隔離保(bǎo)護；
 工業級環境溫度：-20℃ ~ +85℃ ；
3) NDAM系列模塊 NDAM是(shì)新一(yī)代基于網絡通訊的刀片式數據采集控制系統。采用積木化結構(gòu)，簡單、靈活，通訊模塊(kuài)和各種數據采(cǎi)集控制模塊自由組合，應對各種現(xiàn)場應用。NDAM系統可通過RS-485/RS-422/RS-232、以太網或CAN-bus等通訊方式實(shí)現對現場(chǎng)各種傳感器的數據采集和設備的遠程控制。 在新能源汽車教學平(píng)台系統中，采用NDAM-9020作爲通信模塊，該模(mó)塊以CANopen協議作爲通信協議；采(cǎi)用NDAM-7404計數測頻模塊采集扭(niǔ)矩和轉速信号；采用NDAM-9020作爲通(tōng)信模塊(kuài)，該模塊以CANopen協議作爲通信協議；采用NDAM-7404計數測頻模塊采(cǎi)集(jí)扭矩和轉速信(xìn)号；采用NDAM-4400模拟量輸出模塊控制制動器；采用NDAM-6608熱電偶(ǒu)采集模塊測量電機和制動器的溫度。

 NDAM系列模塊(kuài)功能特點：
 32位ARM處理(lǐ)器；
 嵌(qiàn)入式實時操作(zuò)系統；
 ESD保護；
 支持(chí)遠程升級；
 工作溫度(dù)範圍：-20℃～+85℃；
 工業級塑料外殼，标準DIN導軌安裝。  NDAM-7404功(gōng)能特點
 輸入路數：2路隔離輸入和2路非隔離輸入；
 最(zuì)大計數值：32bits；
 可編程數字濾波：1~65535us；
 輸入信号頻率：非隔離通道(dào)：<100kHz；隔離通道：<1MHz；

   2路非隔離輸入電壓：可編程門檻電(diàn)壓；
 可選擇門控輸入模式(shì)，對測(cè)量值進行捕獲；
 具有匹配超限功(gōng)能，匹(pǐ)配超限值獨立配置。  NDAM-4400功能特點：
 4通道模拟量輸出；
 12位雙緩沖D/A轉換(huàn)器；
 電壓輸出：0~10V；
 電流輸出：0~20mA/4~20mA ；
 輸出精度：±0.5% FSR；
 隔離耐壓：2500VDC。  NDAM-6608功能特點(diǎn)
 6路差分熱電偶隔離輸入通道；
 8種型号标準熱電偶支持；
 24位高精度ADC；
 8路隔離數字量輸出通道；
 狀态報警輸出；
 隔離耐壓：3000 VDC。  NDAM-9020功能特點
 遵照CANopen 規範DS301 V4.02和DS303-3進行設計；
 支(zhī)持PDO、SDO、緊(jǐn)急報文發送(sòng)；
 支持所(suǒ)有NMT網絡管理(lǐ)功能；
 支持MiniUSB接(jiē)口配置設(shè)備；
 CAN通道電氣(qì)隔離。