Перейти к содержимому 
Вопросы и ответы с экспертами по измерению EV Coty Harrison и Cristian Loris of Yokogawa Test & измерения.
При поручении измерения электрической мощности сложных систем, таких как EV, неопытный инженер может сначала достичь общих инструментов, таких как осциллографы, системы сбора данных (DAQ) и цифровые мультиметры (DMMS). В то время как эти приборы выполняют полезную роль в электрическом тестировании-Ocilloscopes анализируют зависящие от времени сигналы, DAQ обрабатывают крупномасштабные данные, а DMMS фокусируются на фундаментальных электрических измерениях-они не подходят для проведения отслеживаемых и точных измерений электрической мощности.
Все три общих инструмента страдают одинаковыми недостатками — они не предназначены для точного измерения мощности, а вместо этого точно измеряют постоянную точку или, в некоторых случаях, чистые RMS. Использование осциллографов, DAQ и DMM для измерения мощности может поставить под угрозу дизайн продукта, создав значительные (часто невидимые) ошибки измерения.
Правильный инструмент для измерения мощности в сложных системах EV-это специально построенный анализатор мощности, который отражает три основных параметра-напряжение, ток и мощность, а также несколько очень важных дополнительных параметров (в зависимости от того, какую систему вы тестируете), которые способствуют пониманию эффективности и общей производительности системы.
Чтобы узнать больше о специально построенных анализаторах мощности, Заряжен Недавно общались с экспертами по инженерным измерениям Коти Харрисон и Кристиан Лорис из Йокогавы Тесты и измерения. Основанная в 1911 году, Yokogawa является глобальной компанией, которая предоставляет ряд продуктов, которые измеряют электрические и оптические сигналы и другие критические инженерные параметры. Системы компании используются в таких отраслях, как энергетика, производство и все чаще в области электромобилей и возобновляемых источников энергии.
Заряжен: Можете ли вы дать нам объяснение высокого уровня того, почему специально построенные анализаторы мощности имеют решающее значение для развития системы EV?
Коти Харрисон: В приложениях EV точность измерения должна быть достоверно поддерживаться в диапазоне частот и условий, поэтому очень важно, чтобы у вас была система, которая фиксирует множество различных элементов и каналов.
Мы разработали наших новейших анализаторов питания, чтобы обеспечить точность с маржой ошибки всего 0,03%. Это означает, что производители могут уверенно проверить повышение эффективности в диапазоне 1-2%, что имеет решающее значение для конкурентных достижений.
Например, при разработке и тестировании новой конструкции моторного двигателя EV вам нужна система, которая позволяет инженерам всесторонне измерять электрические параметры, а также механические параметры, такие как скорость и крутящий момент.
Точность становится особенно важной во время проверки, поскольку производители должны обеспечить, чтобы их продукты соответствовали строгой эффективности и показателям производительности перед производством или доставкой клиентам. По мере того, как EVS получила повышение и конкуренцию на рынке, инженеры начали разрабатывать более инновационные и сложные проекты, что означало более сложные измерения. Например, мы разработали наших новейших анализаторов мощности, чтобы обеспечить точность с заездом ошибки всего 0,03%. Это означает, что производители могут уверенно проверить повышение эффективности в диапазоне 1-2%, что имеет решающее значение для конкурентных достижений.
Новые материалы, такие как карбид кремния (SIC) и нитрид галлия (GAN), позволяют более высокие скорости переключения, поэтому инструменты также развивались для удовлетворения все более требовательных требований к переключению. Для приложений EV это больше не желание, а необходимость в анализаторе электроэнергии для поддержки скорости отбора проб до 10 мегапотных выборок в секунду (MSP) на канал. И когда вы объединяете это с 18-битным конверсией аналого-цифта (A/D), вы обеспечиваете точные данные даже в высокочастотных условиях. Это позволяет проверить мотор и инвертор с измерениями эффективности, которые различают реальные выгоды и неточности измерений — Vital для настройки производительности в автомобиле.
Рисунок 1: Точки измерения и эффективности электростанции электромобиля
Заряжен: Можете ли вы расширить пример конструкции моторного двигателя EV? Как именно специальный анализатор мощности используется для улучшения конечного продукта?
Кристиан Лорис: Эффективность напрямую влияет на диапазон электромобилей, который является ключевым фактором для потребителей. Небольшие улучшения в моторной эффективности могут значительно расширить диапазон транспортных средств и снизить потребление энергии. Точные измерения будут оптимизировать производительность при различных нагрузках, а точность особенно важна при решении сложных сценариев цикла привода.
Это сводится к двум ключевым проблемам. Во -первых, измеряет мощность для известной, прослеживаемой и гарантированной спецификации мощности, которая невозможно, если вы используете инструменты, ориентированные на спецификации DC или RMS AC. Мощность переменного тока — особенно шумная переключаемая мощность — реквизит интеграция с высокой скоростью дискретизации, рассмотрение линейных фильтров и нулевых переходов и т. Д.
Вторая задача заключается в том, что двигатели — это индуктивная нагрузка, которая всегда будет иметь некоторый коэффициент мощности, который еще больше ухудшит точность измерения, если вы используете общие инструменты, такие как осциллографы, DAQ и DMMS — на 30% или более.
В отличие от оборудования для общего назначения, анализаторы электроэнергии будут иметь выделенные алгоритмы, оптимизированные для применений тяги двигателя, включая расчет мощности в рамках различных условий нагрузки. Для измерений мощности EV, кондиционирование сигнала имеет решающее значение для снижения шума и поддержания целостности сигнала, особенно в мощных системах. Кроме того, специально построенные анализаторы предназначены для последовательного регистрации данных в течение расширенных периодов и предлагают прослеживаемые записи данных для целей сертификации, что важно для тестирования электростанции EV, которое часто включает в себя длительные измерения.
Гармоники и искажения в текущих и напряжениях сигналов приводят к потере энергии и могут влиять на производительность двигателя EV. Анализаторы электроэнергии, которые могут точно измерить контент гармоники, помогают инженерам смягчить эти потери.
Коти Харрисон: Чтобы уточнить этот пример, необходимо измерить несколько ключевых параметров при развитии тяга. Первым является эффективность трансмиссии, и эти измерения требуют точного напряжения и показаний тока от питания, поставляемой до тягового двигателя, как от батареи, так и от инвертора. Задача здесь заключается в точном измерении высокочастотных переключающих сигналов, поскольку тяговые двигатели обычно работают в динамических условиях.
Затем существует коэффициент мощности, который влияет на перенос энергии от батареи в двигатель. Обеспечение более высокого коэффициента мощности (как можно ближе к идеальному унитарному значению) повышает энергоэффективность и снижает потери и, следовательно, имеет решающее значение для измерения и контроля.
Кроме того, гармоники и искажения в тока и форме волн напряжения приводят к потере энергии и могут влиять на производительность двигателя EV. Анализаторы электроэнергии, которые могут точно измерить контент гармоники, помогают инженерам смягчить эти потери.
Наконец, измерения крутящего момента и скорости необходимы для точной оценки моторного выхода.
Сочетание точного измерения этих параметров предоставит инженерам полную картину эффективности двигателя.
ЗаряженВы упомянули этап проверки процесса разработки. Это когда в основном используются анализаторы энергии?
Кристиан Лорис: Да, анализаторы электроэнергии в основном используются на стадии проверки систем EV для оценки эффективности и обеспечения того, чтобы продукты соответствовали ожиданиям производительности, прежде чем перейти в массовое производство.
Перед завершением проектов и запчастей доставки для клиентов производители будут использовать электроэнергию для сравнения деталей с чрезвычайно высокой точностью. Это когда они создают лист спецификации для части. Значения стадионного парка недостаточны для этого шага. Они должны иметь точные измерения мощности.
Коти Харрисон: Фаза проверки включает в себя уровень компонентов (т.е. производители чипов), начальный уровень системной интеграции (то есть поставщики уровня 1) и уровень производства (т.е. транспортные средства) — чтобы убедиться, что полный производственный процесс работает правильно.
Как правило, производители компонентов могут использовать устройства с более низкой точностью (около 1%) при проектировании деталей. А затем перед завершением дизайнов и доставки запчастей для клиентов, они будут использовать анализаторы электроэнергии, чтобы сравнить детали с чрезвычайно высокой точностью. Это когда они создают лист спецификации для части. Значения стадионного парка недостаточны для этого шага. Они должны иметь точные измерения мощности.
Заряжен: Какие продукты yokogawa обычно используют инженеры EV для анализа мощности?
Коти Харрисон: Наши анализаторы электроэнергии серии Yokogawa WT разработаны для этой цели. В отличие от общих инструментов измерения, наши анализаторы мощности предоставляют как изолированные входы напряжения, так и точные возможности измерения тока, которые необходимы для точного захвата показателей мощности цикла. Инструменты, в которых отсутствует тестирование сигналов переменного тока, будут бороться с измерениями в динамических условиях, наблюдаемых в EV или других системах с изменяющимися коэффициентами мощности.
Кристиан Лорис: Поскольку автомобильная промышленность использует электрификацию, мы добавили такие функции, как поддержка многомоторных систем и более высокие скорости отбора проб для обработки более высоких частот переключения.
Наш WT5000 поддерживает до семи элементов, которые обеспечивают точные измерения тока и напряжения. Ощущение тока выполняется с использованием шунтированного резистора с температурой и компенсацией частоты. Для оценки скорости двигателя, крутящего момента и механической мощности доступны до восьми входных каналов (через два модуля), что позволяет одновременно оценку четырех двигательных систем.
Анализаторы мощности предоставляют как изолированные входы напряжения, так и точные возможности измерения тока, которые необходимы для точного захвата показателей мощности цикла. Инструменты, в которых отсутствует тестирование сигналов переменного тока, будут бороться с измерениями в динамических условиях, наблюдаемых в EV или других системах с изменяющимися коэффициентами мощности.
Заряжен: Где энергетические анализаторы используются за пределами отрасли EV?
Кристиан Лорис: В то время как автомобильные приложения ведут много инноваций в пространстве, наши энергетические анализаторы также широко используются в промышленной моторной разработке, что потребляет примерно 60% глобального электроэнергии. Таким образом, повышение эффективности в этих системах оказывает огромное влияние на снижение использования энергии и затрат.
Заряжен: Можете ли вы рассказать нам больше о ваших ролях в Yokogawa и о том, как вы помогаете инженерам системных систем EV?
Коти Харрисон: Я был с Йокогавой в течение восьми лет. Я начинал как инженер -приложений, где начинается большинство наших технических сотрудников. Учитывая сложность нашего тестового оборудования, важно получить практическое опыт. Оттуда я перешел на технические продажи и в конечном итоге стал менеджером по продажам в Северной Америке для нашей команды по тестированию и измерениям.
Кристиан Лорис: Я также начал с команды инженеров приложений около двух с половиной лет назад. Там я помог интегрировать наши продукты в настройки тестирования клиентов, что позволило мне воочию увидеть проблемы отрасли. С тех пор я перешел на роль менеджера продукта для нашего портфеля продукции декарбонизации и электрификации, включая наших анализаторов электроэнергии на рынок электромобилей.
Мы тесно сотрудничаем с инженерами EV Systems, когда им нужна помощь в выяснении, какие продукты тестирования будут работать лучше всего для их конкретных приложений, а затем мы помогаем им настроить и внедрить их в их процессы.
БОЛЕЕ: Посмотрите этот вебинар от yokogawa test & measurement Чтобы узнать больше о том, как эффективно сравнивать данные и устранения проблем с энергоэффективностью в электростанциях.Полем
