電功率值和效率—最大的挑戰

現在我們進入了一個全新的領域：電功率測量領域。功率分析儀通常用于這一目的，但對于高動態電機試驗臺來說，卻出現了一系列問題。傳統的功率分析儀測量周期相對較長，通常通過平均值來獲得更高精度。緩慢的測量速率很多時候無法滿足動態測量要求。大多數情況下無法連接現場總線系統。

另一個問題是：在大多數情況下，傳統功率分析儀僅帶有三個或四個功率通道。當面對五相或六相電機或其他復雜系統時，傳統功率分析儀往往無法滿足需求。

然而，最大的問題來自可追溯性問題。功率分析儀僅提供現成的計算結果，無法存儲原始數據。因此，無法對測量鏈進行全面跟蹤。校準功率分析儀通常是采用53 Hz的純正弦信號校準的。但在混合驅動系統中，必須測量數千Hz的脈寬調制信號。其校準證書無法證明功率分析儀在這種情況下能夠進行精確測量。

另一個被低估的問題是效率測量所需的同步性。如果我們打算將電功率輸入與機械功率輸出（即計算效率）進行比較，則需要在完全相同的測量窗口中獲得這些功率的平均值。對于動態測量，甚至不同的采樣率和輸入濾波器也會對電氣和機械信號產生影響，產生測量誤差。

原始數據作為補救措施

原始數據的存儲能徹底解決可追溯性的問題。除了功率測量以外，還可對原始數據以高分辨率方式存儲，以便于將來提取并進行分析。對有功和無功功率以及機械功率值進行后續的更新計算，從而驗證計算出的效率圖。這種可驗證性可以擴展到原始數據和傳感器，而不僅僅是功率分析儀。當然，功率分析儀也可以存儲原始數據，但往往單個設定點的記錄和存儲就需要10或20秒。因此，由于傳統功率分析儀無法實時存儲原始數據，進行特性圖測量的測試序列將大大延長。

原始數據存儲、功率計算和結果傳輸—全部實時

為了克服上述所有問題，有必要采用新的方法，超越試驗臺試驗、測量設備和功率分析儀的傳統組合方式，并完美集成到測試臺自動化系統中。需要一個能完成上述任務的單一系統，以便大大簡化混動測試臺的測試系統架構—這就是HBM eDrive測試系統。

HBM eDrive測試系統采用模塊化結構，能同時同步記錄所有必要的信號—包括電流和電壓、機械變量（如振動或壓力）和總線信號，作為一項特殊功能，其還可以測量絕緣輸入高達1000 V的熱電偶溫度。

除了記錄電流電壓等電信號外，eDrive測試系統還可直接同時記錄六個測量點的轉速、扭矩和轉角信號。（圖4）基于實時半周波計算常用的功率參數，如有功功率、無功功率、lambda等。

觸發功能可由自動化系統控制，實時存儲在每個設定點的原始數據。原始數據存儲在主機的硬盤上，不會加重自動化系統的負擔（圖5）。

另外，還同步記錄了溫度和CAN總線信號，因此可以對溫度進行補償，方便地分析階躍函數響應（總線命令觸發導致的扭矩快速階躍）。

HBM eDrive測量系統由主機的Windows系統控制，盡管主機內部裝有Linux操作系統。因此可以在存儲原始數據的同時，實時轉發計算結果。通過EtherCat總線（汽車行業標準），能以最大1 ms延遲將計算結果轉發給自動化系統。由于可以同步實時分析，因此可替換傳統的扭矩控制，而通過最大q電流（使用Park變換實時計算）對測試臺進行控制，最大限度地減少驅動損耗。