자동차 제조업체 및 Tier 1 공급업체를 위한 전기 파워 트레인 제어, 교정

HBK 전기 파워 트레인 테스트 솔루션은 자동차 제조업체와 Tier 1 공급업체에 정교한 실시간 테스트 및 측정 도구 모음을 제공하여 평가 프로세스를 간소화하고 실행 가능한 통찰력을 빠르고 효과적으로 제공합니다. HBK의 동급 최고의 전기 파워 트레인 테스트 장비는 측정 불확실성을 최소화하여 드라이브 트레인 효율성 및 성능을 최적화하는 신뢰할 수 있는 결과를 제공하여 궁극적으로 운전자 경험을 개선합니다.

Overview

일반적으로 전원 (또는 에뮬레이터)에서 휠 플랜지에 이르는 전체 파워 트레인의 동작을 이해하고 최적화하려면 HIL 시뮬레이션을 넘어 제조된 구성 요소에 대한 물리적 테스트를 수행하는 엔지니어가 필요합니다. 벤치 테스트는 가상 시뮬레이션에서 제공하는 설계 파라미터를 확인합니다. 하위 시스템 간의 상호 작용을 확인합니다. 시스템과 제어를 교정합니다. 이를 통해 엔지니어는 대량 생산이 시작되기 전에 드라이브 트레인 효율성과 성능을 최적화할 수 있습니다.


HBK에서 제공하는 전기 파워 트레인 테스트 솔루션은 통합 시스템으로 전기 자동차 (EV) 파워 트레인을 분석 할 수있는 센서, 기기 및 소프트웨어의 조합입니다. 이를 통해 엔지니어는 하이브리드 및 EV 파워 트레인의 복잡성을 해결할 수 있습니다. 검증을위한 새로운 과제를 해결합니다. 평가 및 최적화에 필요한 테스트 및 분석 기술을 제공합니다.

동시에 HBK는 전기 자동차 개발의 경제적 현실을 해결하기 위해 전기 파워 트레인 테스트 솔루션을 설계했습니다. HBK 파워 트레인 테스트 환경은 자동차 테스트 엔지니어에게 신속한 설정을 제공합니다. 신뢰할 수있는 분석을 위한 정확하고 정확한 데이터 효과적인 데이터 수집, 저장 및 전송 전략 실행 가능한 분석 기능; IT 시스템 및 기업 제품 개발 프로세스로의 비용 효율적인 통합.

Powertrain Analysis

복잡한 하이브리드 및 전기 자동차 파워 트레인 분석을 위한 솔루션

전기 파워 트레인은 소형에서 고성능 승용차까지 모든 규모의 차량에 사용됩니다. -  작은 밴에서 굴절식 16 륜차까지; 지게차에서 오프로드 및 건설 차량용 굴삭기까지.

같은 유형의 차량에서도 전기 파워 트레인의 개념은 종종 다른 방식으로 구현됩니다. 예를 들어 승용차에서 테스트중인 파워 트레인의 범위는 두 개의 구동 휠이있는 단일 e-축부터 네 개의 구동 휠이있는 이중 e- 부터 두 개 (또는 그 이상의) 개별 허브 모터에 이르기까지 다양합니다. 따라서 정적 테스트 장비에 대한 파워 트레인 분석에는 모터 1 ~ 4개, 인버터 1 ~ 4개, 동력계 2 ~ 4개가 포함될 수 있습니다. 매우 다양한 최신 전기 파워 트레인 설계에는 유연하고 확장 가능한 구동계 테스트 및 측정 솔루션이 필요합니다.

전기 파워 트레인 검증의 새로운 과제

주로 전력 소비를 최소화하면서 성능을 최적화하는 것을 목표로하는 전기 파워 트레인 테스트 중에 다양한 문제를 조사합니다.


• 파워 트레인이이 차량에 대해 계획되고 요구되는 특성을 표시합니까?
• 실제 파워 트레인 동작이 시뮬레이션에서 제공 한 예측과 일치합니까?
• 다른 공급 업체의 하위 시스템이 예상대로 효과적으로 결합됩니까?
• 고전압 구동계 하위 시스템이 예상대로 저전압 제어 전자 장치와 상호 작용합니까?
• 목표 효율 매개 변수 내에서 원하는 성능을 제공하기위해 하위 시스템을 어떻게 교정해야합니까?
• 제어 시스템이 잠재적인 차량 구매자를 설득하는데 필요한 운전자 경험을 제공합니까?

 

HBK 솔루션의 특징은 과도 상태에서 동적 전력을 정확하게 측정한다는 것입니다. 미국 환경 보호국 (EPA) 테스트 및 유럽 WLTP (Worldwide Harmonized Light Vehicle Test Procedure)의 표준 드라이브 사이클을 특징으로하는 부하 단계, 런업 및 런 다운이 인버터 제어 전기 모터를 사용하는 바로 그 이유입니다. EV 파워 트레인에 사용됩니다.

HBK 전기 파워 트레인 테스트 솔루션은 전기 및 기계 신호와 ECU 및 CAN 버스 신호를 동시에 단일 타임 트레이스에서 측정하고 캡처합니다. 입력을 출력과 비교하여 효율성을 계산할 수 있습니다. 손실은 그 원인에 대해 모호하지 않게 추적될 수 있습니다. 다른 하위 시스템에서 온도 또는 NVH와 같은 문제로 인한 다운 스트림 영향을 조사할 수 있습니다.

HBK 전기 파워 트레인 테스트 솔루션은 효과적으로 함께 작동하는 것으로 입증 된 센서, 기기 및 소프트웨어의 조합 이상입니다. 이를 통해 이해를 간소화하고 엔지니어가 통찰력에 따라 행동하고 차량을 더 빨리 시장에 출시할 수 있습니다.

HBK Electric Powertrain Testing Solution

HBK 전기 파워 트레인 테스트 솔루션의 핵심은 GENESIS HighSpeed 메인 프레임 시리즈입니다. 이것은 기계 및 전기 신호를 모두 측정하고 전력 분석기, 과도 기록기, 스코프 및 데이터 수집 시스템 올인원으로 기능하는 모듈 형 플랫폼입니다.

범위는 5 가지 모델로 구성됩니다. 고해상도 터치 스크린이있는 두 개의 휴대용 기기는 벤치탑용으로 설계되었습니다. e designed for bench top use. 세개의 더링된 기기를 에 장착할 수 있으며 PC 유무에 관계없이 사용할 수 있습니다. 이러한 메인 프레임은 독립형 모드에서 단일 메인 프레임으로 사용하거나 이더넷을 통해 다른 메인 프레임과 결합하여 무제한 확장할 수 있습니다. 각 장비는 '플러그 앤 플레이' 연성을 위해 2 ~ 17개의 입력 카드 슬롯을 제공합니다.

 

 

 


전기 파워 트레인 분석을 위해 기본 구성은 하나 이상의 GN310B ‘Power Analyzer’ 카드를 사용합니다. 각 GN310B는 토크 및 속도를 위해 3 개의 전원 채널 (5 개 전압 범위 ~ ± 1500V DC 및 7 개 전류 범위 ± 75mA ~ ± 2A에서 시작)과 2 개의 디지털 채널을 수용합니다. 전체 대역폭 전력 계산 및 기본 전력 계산과 함께 RMS, P, S, Q, λ, η, cosϕ, THD, i_alpha, i_ beta (및 그 이상)의 실시간 계산을 제공합니다.

 

토크 측정은 HBK 토크 플랜지 변환기의 범위에서 제공됩니다. 예를 들어, T40B는 100Nm, 200Nm, 500Nm, 1kNm, 2kNm, 3kNm의 공칭 (정격) 토크 범위에 걸쳐 측정 된 값을 디지털 신호로 전송하는 범용 독립형 토크 변환기입니다. 5kNm 및 10kNm. T40B는 dq0 분석을 위해 시간 신호 (회전 속도)와 함께 선택적으로 사용할 수 있으며 토크 리플 분석이 가능합니다.

 

 

최대 22.000rpm의 높은 회전 속도에서 탁월한 정밀도를 위해 T12HP 토크 변환기는 측정 범위를 전환 할 필요없이 100Nm에서 10.000Nm까지 전체 측정 범위에 걸쳐 정확한 값을 제공합니다 (이중 범위 센서라고 함).

그런 다음 메인 프레임의 빈 슬롯에는 추가 카드가 장착되어 온도 또는 NVH를 포함하도록 분석 범위를 확장합니다. 예를 들어 범용 데이터 수집 카드는 8개 또는 16개 채널에 사용할 수 있습니다. 각 입력은 9 가지 센서 유형을 지원하며 동적 기계 테스트에 완벽하게 적합합니다. 채널당 500 kS / s의 높은 샘플링 속도와 24 비트 분해능으로 마이크로폰, 가속도계 또는 열전대를 통해 기계적 테스트 신호를 기록하는 데 완벽한 솔루션입니다.

Expert Interface for Optimal Drivetrain Performance Analysis

사용자는 HBK의 Perception 소프트웨어를 통해 전기 파워 트레인 테스트 솔루션을 제어합니다. 이  정교한 소프트웨어 환경은 벤치 설정에서 맞춤형 보고서 생성에 이르기까지 전체 구동계 테스트 프로세스를 포괄합니다. - 배터리 (또는 에뮬레이터)에서 인버터, 기계, 구동축, 휠 플랜지에 이르기까지 테스트중인 파워 트레인의 전체 범위.

인터페이스는 엔지니어가 전력 분석기의 전체 기능을 쉽게 작동 할 수 있도록 UI 전문가가 설계했습니다. 사용자는 마우스 클릭만으로 원시 데이터 수집, 스코프 또는 FFT 분석기를위한 DAQ 기능 사이를 전환 할 수 있습니다. 빠른 시각화 (10 초에 최대 10GB) 및 다중 모니터 기능을 통해 사용자는 PC에서 지원하는 화면에이 정보를 표시 할 수 있습니다.

Perception 소프트웨어는 고속 데이터 수집 (400MB / s)을 위해 설계되었습니다. 또한 대량의 데이터를 빠르고 안정적으로 처리 할 수 ​​있으며 동시에 두 가지 작업을 수행합니다. 엔지니어는 실시간 관리 및 실험 최적화를 위해 전기 파워 트레인 측정이 실행되는 동안에도 저장된 데이터에 액세스하고 시각화 할 수 있습니다.

원시 데이터 수집을 실시간 전력 계산과 결합함으로써 Perception은 엔지니어가 모든 구동계 실험에 대한 설계 또는 파라미터가 올바르게 정의되었는지 실시간 및 화면에서 확인할 수 있도록 합니다. 이 직관적인 피드백 루프는 엔지니어 생산성을 극대화합니다.

Perception의 핵심 기능은 공간 벡터 또는 dq0 변환 (일명 Park 변환)과 같은 고급 분석을 포함하는 사전 정의 된 100 개 이상의 공식 데이터베이스입니다. 데이터베이스는 사용자 정의 공식을 사용하여 즉시 생성하거나 선택 목록의 요소를 결합하여 추가로 확장할 수 있습니다.

Perception을 통해 저장된 데이터의 일괄 처리를 통해 엔지니어는 테스트를 재실행하는 시간과 노력없이 검증 및 인증을위한 후 처리 분석을 수행할 수 있습니다. 마지막으로 Perception은 엔지니어가 안전한 Linux RAID 어레이에서 Matlab 또는 LabVIEW와 같은 널리 사용되는 타사 소프트웨어 시스템으로 데이터를 전송할 수 있도록 합니다.

Faster Production of Surface Maps for Greater Drivetrain Efficiency

효율성 맵은 전기 파워 트레인을 최적화 할 수있는 기회에 대한 통찰력을 얻기위한 표준 방법입니다. 여러 속도 및 부하 조건에서 완전한 시스템으로서 파워 트레인의 동작을 관찰, 기록 및 분석하는 프로세스는 가능한 한 신속하게 여러 세트의 반복 테스트 루프를 수행하는 것을 의미합니다. 실제로는 자동화 된 테스트 관리가 필수적입니다.

HBK Electric Powertrain Testing Solution에서 자동화는 Perception 소프트웨어에 의해 제공됩니다. 설정 포인트의 시작과 종료는 자동화 된 테스트 및 분석 시퀀스와 마찬가지로 키와 매크로를 통해 사용자가 정의합니다. 일련의 트리거는 소프트웨어 또는 TTL 원격 제어를 통해 수동으로 제어 할 수 있습니다. 런타임에 Perception은 수천 개의 설정 포인트 각각에 대한 데이터 수집을 자동화합니다. Genesis HighSpeed ​​메인 프레임의 실시간 저장 기능과 그 사이에 데드 타임없이 트리거를 기록하는 기능은 원시 데이터를 수집하고 모터 맵의 결과를 계산하고 시각화하는 프로세스를 몇 분 안에 완료 할 수 있음을 의미합니다. . 이 접근 방식은 직원의 노력을 크게 줄이고 짧은 경과 시간에 각지도의 제작을 보장합니다.

새로운 Perception 버전의 추가 기술은 표면지도의 생성을 가속화합니다.

  •  Cycle-based Recording은 데이터의 선택적 기록을 제공합니다. 예를 들어, 온도 데이터는 낮은 샘플 속도로 연속적으로 기록 될 수 있지만 주요 전기 신호에 대한 높은 샘플 속도는 표면지도에 필요한 설정 점에서만 적용됩니다. 이는보다 밀접하게 초점을 맞춘 데이터 수집을 최적화합니다.
  •  자동 범위 옵션은 전력 분석기에서 식별 한 신호 강도에 따라 신호에 가장 적합한 범위를 자동으로 선택합니다. 예를 들어 효율성 맵을 생성 할 때 자동 범위는 토크의 각 단계 변경 후 적절한 범위를 자동으로 선택하여 측정 불확실성을 최소화합니다.

데이터 측정 및 수집 프로세스를 자동화하는 것 외에도 Perception을 통해 엔지니어는 데이터 내보내기, 분석 또는 보고서 생성을 자동화할 수 있습니다.

Accurate, Precise, and Reliable Data

HBK 전기 파워 트레인 테스트 솔루션을 선택하는 주요 기준은 테스트중인 기계에 대한 더 깊은 이해를 촉진하는 정확하고 정밀하며 고도로 세분화 된 데이터를 제공한다는 것입니다.

• GN310B 전력 분석기 카드는 전력 측정을위한 동급 최고의 정확도를 제공합니다 : 판독 값의 0.015 %, 범위의 0.02 %.
• 토크 플랜지 변환기는 동급 최고의 정확도를 제공합니다. T40B의 정확도 등급은 0.05입니다. 그리고 T12HP는 0.02의 정확도 등급입니다.

테스트중인 기계에 대한 더 깊은 이해는 EV 구동계를 최적화하고 전례없는 수준의 파워 트레인 제어를 제공하는 데 더 나은 질문으로 이어집니다.

The Economic Realities of Vehicle Development

Front-loading the Development Cycle

차량 개발의 경제학은 끊임없이 변화하고 있습니다. 전기 파워 트레인의 도입은 일부 문제 (배기 배출, 엔진 소음)를 제거하고 새로운 문제 (인버터 우는 소리, 기어 박스 우는 소리)를 강조했습니다. 이전에 존재했던 일부 문제 (구성 요소 또는 하위 시스템 간의 비 호환성, 설계, 로딩 또는 온도 효과 또는 제조 변동으로 인한 결함)가 이제 새로운 형식으로 나타납니다.

점점 더 많은 자동차 OEM과이를 지원하는 Tier 1 공급 업체는 개발주기를 초기에로드하여 경제적 효율성을 달성하고 출시 기간을 단축하고자합니다. 실질적인 영향은 전기 파워 트레인 테스트 부서가 이러한 새로운 과제에 대처하기 위해 절차와 테스트 방법을 조정하고 있다는 것입니다. HBK 전기 파워 트레인 테스트 솔루션은 자동차 제품 개발 프로세스의 이러한 전환에 맞춰져 있습니다. 초점은 빠른 설정에 있습니다. - 통찰력의 속도 증가; 데이터 전략 지원; 제품 개발 과정; 작업장 안전.

Rapid Set-UP

드라이브 트레인 테스트 프로세스를 관리 할 때 엔지니어는 전기 및 기계 신호용 센서, 자동화 PC, 전력 분석기, 온도 또는 NVH와 같은 신호용 DAQ 시스템, 분석 및 시각화 용 소프트웨어 등 다양한 테스트 벤치 도구를 통합해야합니다.  센서, 기기 및 소프트웨어 간의 모든 비호환성은 단순히 인력을 불필요하게 소모합니다.

반면 HBK 제품은 상호 운용성을 위해 설계 및 제작되었습니다. 센서와 기기는 설계에 의해 통합됩니다. '플러그 앤 플레이'방식은 측정 체인의 개별 구성 요소를 간단하게 통합 할 수 있도록합니다. HBK에서 사소하지만 필수적인 케이블 또는 소모품을 조달하면 높은 신호 품질을 보장하고 직원 생산성을 보호할 수 있습니다.


Perception 소프트웨어도 테스트 벤치 설정 중에 엔지니어 생산성을 향상 시키도록 설계되었습니다.

  • 테스트 벤치 구성 기능을 사용하면 엔지니어가 전원, 인버터, 모터에 대한 기호를 화면으로 끌어서 놓아 구성을 만들 수 있습니다. 실제 드라이브 트레인은 몇 분만에 미러링 할 수 있습니다.
  • 메타와 디스플레이는 구성 중에 자동으로 생성됩니다. 모든 공식이 자동으로 적용됩니다. 테스트의 설정 단계를 단순화하기 위해 Perception은 연결된 장치를 자동으로 식별합니다. 직관적이고 시간을 절약합니다.

전기 파워 트레인 테스트 솔루션은 신뢰할 수있는 결과를 보장하기 위해 가능한 최고의 정확도를 제공하는 동급 최강의 제품으로 처음부터 구축되었습니다. 모듈식 설계와 구성 요소의 확실한 통합은 '땀이없는' 설치를 보장합니다. 솔루션은 유연하고 쉽게 확장되므로 장기적인 투자 수익을 보장합니다.

Increasing the Speed of Insight

HBK 전기 파워 트레인 테스트 솔루션의 목표는 엔지니어가 전기 기계 시스템의 성능, 손실 및 효율성을 그 어느 때보 다 빠르고 정확하게 이해하도록 돕는 것입니다.

따라서 HBK는 측정 기술을 적용하여 고품질 데이터를 수집합니다. 예 : 모터 맵의보다 효율적인 생산을위한 정적 설정 값의 빠른 획득; 반주기에서 데이터 수집을 통해 과도 상태에서 정확한 데이터를 동적으로 수집합니다.

Effective Data Synchronisation and Transfer

구동계 성능을 평가할 때 전기 및 기계 신호를 동시에 수집하면 시간과 노력을 절약하는 동시에 부품 비 호환성으로 인한 불필요한 오류를 줄일 수 있습니다. HBK 전기 파워 트레인 테스트 솔루션은 신호 동기화 및 데이터 전송과 같은 효과적인 데이터 전략도 지원합니다.

  • HBK 측정 체인의 장치는 이더넷을 통해 네트워크로 연결된 여러 장치의 클럭을 동기화하기 위해 Precision Time Protocol (PTP v2, IEEE 1588-2008이라고도 함) 버전 2를 사용합니다.
  • DAQ에 의해 수집 된 원시 데이터, 측정 결과 및 구동계 동작 분석에서 얻은 통찰력은 모두 산업 표준을 통해 전송할 수 있습니다. EtherCAT 실시간 프로토콜, CAN FD 버스 또는 소프트웨어 API를 통한 플러그 앤 플레이 전송은 네트워크의 분산 지점에 효율적인 동기 데이터 처리량을 제공합니다.

 

Workplace Safety

EV 특성은 고객의 요구에 부응하여 지속적으로 진화하고 있습니다. 눈에 띄는 추세에는 전기 파워 트레인의 더 높은 전압이 포함됩니다. 현재 400V에서 800V 시스템으로의 전환에 대한 관심은 주로 충전 시간 단축에 대한 욕구에서 비롯된 것 같습니다. 제품 개발에 대한 의미는 테스트 벤치 장비가 그에 따라 안전 등급을 지정해야한다는 것입니다.

 

HBK 솔루션에서 :


• Genesis HighSpeed 전력 분석기는 가장 높은 과전압 범주를 충족하므로 최대 1500V 수준에서 걱정없이 사용할 수 있습니다.
• 1000V 이상의 애플리케이션을위한 고전압 분배기 HVD50R은 IEC 61010-031 : 2002 안전 표준을 충족합니다.

Services

HBM은 표준화 된 개별 지식 이전을 제공하여 전문가가 최대한 빨리 생산성을 발휘할 수 있도록합니다. 교육 세션은 온라인으로 제공하거나 구내 또는 HBM Academy 교육 실에서 진행할 수 있습니다.


특정 요구 사항을 해결하기 위해 교육 및 교육 콘텐츠를 사용자 지정할 수 있습니다.
• 전력 테스트 기술
• 측정 불확실성 고려
• 전자파 간섭 (EMC) 처리
• 측정 데이터 수집 – 측정 매개 변수의 올바른 선택
• "주기 감지"로 데이터 수집 최적화
• 필터 및 샘플 속도
• 힘과 토크 측정
• Perception 소프트웨어를 통한 고급 및 맞춤형 분석