新能源汽车方案——高精度功率分析仪和CAN总线分析仪

新能源汽车教学平台系统

概述

新能源汽车由于能够实现超低排放甚至零排放的要求，因此得到了国家政府和企业的高度重视，并被视为调整交通能源使用结构和改善城市大气环境质量的有效途径之一。电力驱动及控制系统是新能源汽车的核心，主要包括了：驱动电机，变频器、动力电池。动力电池、驱动电机及控制器的性能对整个电动汽车的性能起到至关重要的作用，如下图所示。

图 1 新能源汽车的基本结构

新能源汽车教学平台系统采用了与实际电动汽车电力驱动及控制系统类似的组成部分，能够直观、真实地模拟电动汽车的实际组成结构和运行工况，并能够对整个系统进行测试分析，能够满足在新能源汽车领域教学和科研中的需求。

图2 新能源汽车教学平台系统图

∙直接测量变频器（电动汽车功率调节器）输入和输出，逆变效率测试。

∙完善马达分析功能（选件测量扭转、转速、频率、转差率、马达功率）；

∙测试汽车电子CAN总线相关数据；

∙模拟电动汽车主要组成部件，可进行车载总线评估；

∙针对车载的驱动系统进行评估测试；

功能特点

②产品组成

图3 新能源汽车教学平台系统基本组成

∙高精度功率分析仪：PA6000

∙CAN分析仪：CANScope-Pro

∙CANopen主站卡：USBCAN-2E-P

∙BMS系统：ZBMS-100

∙电机平台：ZMotor-100

∙完整的驱动模拟系统：包括驱动电机，变频器以及制动器，集成了高性能的扭矩和转速传感器；

∙基于CAN-bus（CANopen网络）的驱动控制系统，能够完成对驱动系统的控制和监测；

∙可以集成基于CAN-bus总线的BMS系统；

∙集成高性能的功率分析仪PA6000，可以对整个驱动系统的评估测试，满足新能源汽车教学平台在驱动系统教学和科研中的需要；

o驱动系统效率测试

o变频系统性能测试

o动力系统性能测试

o驱动运行工况测试

∙集成高性能的CAN分析仪CANScope-Pro，可以对整个CAN-bus网络进行分析测试，满足新能源汽车教学平台CAN-bus网络协议教学科研需要；

o BMS系统协议分析，教学和研究

o驱动控制系统协议分析，教学和研究

o新能源汽车整车协议分析，教学和研究

o SAE J1939高层协议分析，教学和研究

o并支持CANopen等其它高层协议分析，教学和研究

∙提供有丰富的教学和开发资料，便于教学和科研应用

设备功能介绍

1. PA6000高精度功率分析仪

PA6000高精度功率分析仪可以广泛应用于节能和新能源领域，例如混合型电动汽车、电动汽车等功率设备的开发和性能评估。PA6000高精度功率分析仪可以对多相高电压和大电流进行精确测量，其功能特点如下：∙采用先进的测量技术，支持DC,0.1Hz～1MHz 带宽，保证了可靠的测量准确度，基本精度：0.02%；

∙最多可以支持6相功率输入，所有的输入通道均电气隔离，避免各种应用中的短路；

∙同步采集所有相，精确测量电压、电流和功率参数；

∙提供丰富的分析功能：谐波闪变分析、频谱分析、采样波形显示和矢量图；

∙超大容量存储（>10G），支持长时间的数据记录；

∙可通过外部传感器测量扭矩和转速，用于马达和驱动应用；

∙12.1”彩色液晶显示器，1280*800分辨率

∙良好的操作性：提供丰富、快捷的功能按键，并支持触摸屏和鼠标键盘控制

∙简单的用户界面确保操作简单、直观；

∙标准配置和自定义配置允许用户精确设定适合其应用的相应功能；

∙标配USB、Ethernet和GPIB三种接口，可以快速、方便地连接到PC。

∙配备有PC 软件，可用来下载数据、分析和生成报表；

图 2 PA6000功率分析仪

采用PA6000功率分析仪搭建测试平台可以对电动汽车电力驱动系统进行精确的评估：PA6000功率分析仪的功率测量单元可以同时对电池输出信号、变频器输入输出信号进行测量分析，同时具有电机测量单元，可以对驱动电机的转速、扭矩信号进行测量。通过控制系统的配合，PA6000功率分析仪可以测量电机在不同转速、不同转矩下变频器的性能、电机的加速性能等，从而可以模拟出汽车在高速或大阻力下整个系统的性能。PA6000可实现如下功能：

●电源输出电压、输出电流数值测量与波形显示；

●变频器输入/输出电压值和电流值测量与波形显示；

●转速和扭矩信号测量与波形显示；

●变频器效率测量；

●变频器输出信号谐波分析；

●电机效率测量。

2. CANScope-Pro CAN总线分析仪

CANScope-Pro分析仪是CAN总线开发与测试的专业工具，集海量存储示波器、网络分析仪、误码率分析仪、协议分析仪及可靠性测试工具于一身，并把各种仪器有机的整合和关连；重新定义CAN总线的开发测试方法，可对CAN网络通信正确性、可靠性、合理性进行多角度全方位的评估；帮助用户快速定位故障节点，解决CAN总线应用的各种问题，是CAN总线开发测试的终极工具。

图 3 CANScope-Pro产品

CANScope-Pro主要功能：

●CAN 示波器：捕获CAN总线上的信号并分析；

●CAN 眼图：对总线信号按位进行叠加显示、统计分析；

●CAN 报文：对捕获到的CAN帧进行显示，提供统计报表等；

●CAN 波形：将模拟波形转化成二进制码流，并解码形成CAN帧；

●网络共享：提供远程多人协作分析功能；

●CANScopeEx：多种应用层协议数据的发送与解析；支持CANopen\J1939\DeviceNet\iCAN等协议。

●自定义分析：用户可指定协议规则，实现仪表显示、趋势图显示等功能。

CANScope-Pro应用在汽车电子网络或者工业自动化网络中如下图所示。

图 4 CANScope-Pro应用示意图

CANScope-Pro可以对电动车的整车CAN-bus网络进行测试和分析，对整车CAN-bus网络性能进行评估。也可以借助于CANScope-Pro的完成电动车整车CAN-bus网络协议的制定、研究等教学和科研任务。