HV 전기시스템 검사
신속하고 정확한 계측

HV 전기시스템 검사

전기화는 고전압 컴포넌트로 인해 보다 엄격하고 새로운 요구사항에 직면해 있다. 고전압 컴포넌트는 국내외 규정(예: ECE-R100) 및 표준(예: ISO 7637-4)을 준수해야 하며, 기능적이며 안전하고 견고해야 할 뿐만 아니라 콤팩트하고 가벼우며 효율적이어야 한다. 이런 요구사항으로 인해 시스템은 아주 복잡해진다.

전체 시스템은 서로 다른 공급업체 또는 개발부서가 동시에 개발한 컴포넌트로 구성되어 있다. HV 전기시스템을 구성하는 이들 컴포넌트에는 전자기계, 배터리, 인버터, 온보드 충전기, 전기히터, 냉각수펌프 또는 DC/DC 컨버터 등이 있다.

컴포넌트와 전체 시스템은 모두 검수 및 검증되어야 한다. 개발 초기 단계에서는 시뮬레이션 및 테스트 벤치를 통해 검증이 이루어진다. 하지만 최종 배포는 컴포넌트 또는 시스템의 실제 환경테스트를 거쳐 행해져야 한다. 전기 차량의 전기시스템은 2개의 DC 그리드 및 관련 DC/DC 컨버터로 인해 기존 차량보다 훨씬 복잡하다. 파워트레인, 충전 컴포넌트 및 HV 소모장치의 구현 및 특성은 완전히 다른 요구사항을 충족시켜야 하고 이들 요구사항은 차량마다 다르다. 온보드 네트워크 토폴로지와 최대 800V의 LV 측 및 HV 측 전압레벨뿐만 아니라 부하 및 동적 특성에 대한 요구사항도 차량마다 다르다.

전체 시스템은 서로 다른 공급업체 또는 개발부서가 동시에 개발한 컴포넌트로 구성되어 있다. HV 전기시스템을 구성하는 이들 컴포넌트에는 전자기계, 배터리, 인버터, 온보드 충전기, 전기히터, 냉각수펌프 또는 DC/DC 컨버터 등이 있다.

과제

따라서 HV 온보드 네트워크를 검증하려면 사용하는 계측시스템의 샘플링 속도, HV 안전성 및 확장성에 대해 보다 엄격한 요구사항을 적용해야 한다. 발생할 수 있는 모든 운전상황에서 모든 HV 컴포넌트가 지정된 전압 범위에서 작동하는지 확인하기 위해 전체 HV 전기시스템은 수많은 포인트에서 측정 및 계측된다. 전력전자장치에서 라인 인덕턴스, 갑작스러운 부하변동 또는 고속 스위칭 프로세스의 용량성 커플링으로 인한 전압 스파이크와 같은 효과를 추가로 감지하고 정량화하기 위해 이런 계측은 매우 빠른 샘플링 속도로 행해져야 한다. 오류의 원인을 분석하기 위해 이 모든 계측은 동시에 이루어져야 하며, 결합되지 않은 다른 계측시스템에서 행해져서는 안 된다. 서로 다른 차량 버스 외에 차량의 컨트롤유닛도 검증과 관련된 중요한 정보를 제공한다. 따라서 이 정보 또한 동기적으로 계측되고 전체 성능 평가에 포함되어야 한다.

물론 사용되는 계측기술은 작업장에서나 작동 중에 사용자에게 어떠한 위험도 주지 않도록 HV에 적합해야 한다. 혹독한 주행 시나리오 또는 작동 조건에서의 검증은 HV 온보드 네트워크가 신뢰성 있고 안전한 차량 작동을 위한 충분한 예비력을 갖출 수 있도록 해 준다. 또한, 이 목적으로 실시하는 도로주행 테스트를 통해 여러 종류의 간섭을 받는 2개의 전기모터에 의한 영향을 확인할 수 있다.

전압피크는 매우 빠르고 산발적인 영향을 미치지만, 테스터는 주행 중에 여전히 이 정보가 필요하다. 따라서 계측 소프트웨어는 온라인에서 신호를 평가하고 계산할 수 있어야 한다는 특별 요구사항을 충족해야 한다. 기록을 위한 트리거가 한 예가 될 수 있다. 트리거 조건은 전압 신호의 파생물을 기반으로 하여 급속한 전압 변화에 대한 최대치가 초과되었는지 여부를 감지할 수 있다. 물론 계측시스템은 이후의 심층분석 또는 문서화를 위해 모든 데이터(HV 계측신호, ECU 신호 및 계산된 신호)를 기록할 수 있어야 한다.

솔루션

도로주행 테스트 중 동기화된 온라인 데이터 수집 및 데이터 분석을 위해 HV 안전 계측 모듈, ECU 계측기술 및 소프트웨어로 구성되어 완벽하게 조정된 툴 체인

  • 벡터와 CSM은 HV 네트워크 및 컨트롤유닛으로부터 계측된 변수값을 동시에 수집할 수 있는 모듈식 HV 안전 계측 시스템을 제공한다.
  • CSM의 HV Breakout Modules(HV 브레이크아웃 모듈, HV BM)은 고전압 케이블에 분산되고 안전한 계측 어플리케이션을 적용하기 위해 특별히 구현되었다. 선택가능한 HV BM 션트 모듈은 영구적으로 설치되고 정격전류 범위는 50~800A다.
  • 전압 및 전류는 채널당 최대 1MHz로 동기적으로 계측된다. HV BM 모듈의 전류 및 전압 계측정밀도 0.2%보다 우수하다.
  • 벡터 네트워크 인터페이스는 모든 이용 가능한 예약 기술 및 프로토콜을 통해 ECU 정보를 수집할 수 있게 해준다.
  • 전기엔진과 같은 1개 컴포넌트의 효율 또는 동적 특성을 검토하기 위한 계측과 비교하면 전체 시스템 검증에는 사용하는 HV 컴포넌트의 수에 따라 훨씬 많은 계측 포인트가 필요하다. 승용차의 경우 계측 포인트 수는 10~20개지만 트럭의 경우 이 수는 증가한다. 벡터 소프트웨어 vMeasure exp는 이들 신호를 동기적으로 기록하고 온라인에서 직접 처리할 수 있다. 예를 들면, 특정 이벤트를 트리거하거나 테스트 관련 추가 변수값을 계산할 수 있다.

장점

실험실 및 도로주행 테스트에서 HV 전기시스템을 검증 및 검수하기 위한 혁신적이고 신속하며 정확하고 유연한 계측

 

  • CSM의 모든 계측 모듈처럼 BM 모듈 역시 차량에 직접 장착할 수 있도록 작고 견고하게 구현되었다. 차량에 추가 교류센서, 긴 계측 케이블 및 게이지를 장착할 필요가 없어 시간이 절약되고 위험을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 계측체인을 단축하고 계측 품질을 향상할 수 있다.
  • ECU 신호 또는 차량 버스 신호를 포함한 모든 신호를 동시에 기록한다.
  • 강력한 계측 소프트웨어인 vMeasure exp는 계측 중에 계측 채 널에서 실시간으로 복잡한 수학 연산을 실행한다. 따라서 직접 계측된 신호를 기록할 뿐만 아니라 필터링된 신호 또는 신호의 파생물을 시각화하고 동시에 기록하거나 생성할 수 있다. 직접 계측된 신호는 심지어 트리거 신호로 작동할 수 있다.
  • 사용자는 온보드 네트워크 및 HV 컴포넌트에서 전류 및 전압 동적 특성을 쉽고 정확하게 계측할 수 있으며, 도로주행 테스트 중에 즉각적인 피드백을 받을 수 있어 검수 및 이후의 심층분석을 보다 효율적으로 할 수 있다.
  • 벡터 소프트웨어 vSignalyzer는 계측 데이터를 연속적으로 자동분석하여 전문적으로 표현해 주고, 벡터 계측데이터 관리시스템인 vMDM은 계측 데이터를 직접 전송하고 안전하게 저장해준다.

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