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新能源汽车教学平台系统
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基本组成 d 设备组成• 变频器单元（动力电池、充电单元、BMS 系统）• 电机 • 制动器 • 扭矩和转速传感器
• 高精度功率分析仪：PA6000 • CAN 分析仪CANScope-Pro • CANopen 主站卡USBCAN-E-P •
NDAM 系列模块：NDAM-9020、NDAM-7404、NDAM-4400和NDAM-6608 d
功能特点
• 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； 并可以根据需要配置动力电池。
• 基于CAN-bus 的驱动控制系统，能够完成对驱动系统的控制和监测； o 基于CANopen 网络的驱动控制系统 • 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 d
设备功能介绍
1.高精度功率分析仪：PA6000 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，支持直流～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 3 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：
z 电池输出电压、输出电流数值测量与波形显示； z 变频器输入/输出电压值和电流值测量与波形显示； z 转速和扭矩信号测量与波形显示； z 变频器效率测量；
z 变频器输出信号谐波分析； z 电机效率测量。
2.CAN 分析仪CANScope-Pro 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 4 CANScope-Pro产品
CANScope-Pro 主要功能： z CAN 示波器：捕获CAN 总线上的信号并分析； z CAN 眼图：对总线信号按位进行叠加显示、统计分析； z CAN 报文：对捕获到的CAN 帧进行显示，提供统计报表等； z CAN 波形：将模拟波形转化成二进制码流，并解码形成CAN 帧； z 网络共享：提供远程多人协作分析功能；
z CANScopeEx ：多种应用层协议数据的发送与解析；支持CANopenJ1939DeviceNetiCAN等协议。z 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 5 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。
3.CANopen 主站卡USBCAN-E-P
USBCAN-E-P 是集成1路隔离CAN 通道，支持CANopen 主站协议的USB-CAN 接口卡。该设备遵循CANopen 规范DS301，具有USN2.0全速接口，支持32个从站，128个RPDO 和512个TPDO。在新能源汽车教学平台系统中USBCAN-E-P 通过发送RPDO 控制变频器启停和输出不同频率；通过发送RPDO 控制NDAM-4400输出电压信号控制制动器的转矩；通过接受NDAM-9020发送的TPDO 测量转速、扭矩信号和温度
信号。
USBCAN-E-P 功能特点： z 遵照CANopen 规范DS301 V4.02和DS303-3进行设计； z 支持PDO、SDO、紧急报文发送； z 支持所有NMT 网络管理功能；
z 支持所有PDO 通讯类型，并可实现对每个PDO 的监控； z 主站卡硬件自动存储紧急报文； z 一路电气完全隔离的CAN 通道； z 支持5Kbps ~ 1Mbps之间的标准波特率； z ESD（静电放电）保护：IEC 61000-4-2 Level 3； z CAN 通信接口支持2KV、5/100Hz群脉冲保护； z CAN 通信接口支持2KV、5/100Hz浪涌保护； z 内置120欧姆终端电阻，可通过跳线选择； z 2500Vrms 电气隔离保护；
z 工业级环境温度：-20℃ ~ +85℃ ； 4.NDAM 系列模块
NDAM 是新一代基于网络通讯的刀片式数据采集控制系统。
采用积木化结构，简单、灵活，通讯模块和各种数据采集控制模块自由组合，应对各种现场应用。NDAM 系统可通过RS-485/RS-422/RS-232、以太网或CAN-bus 等通讯方式实现对现场各种传感器的数据采集和设备的远程控制。
在新能源汽车教学平台系统中，采用NDAM-9020作为通信模块，该模块以CANopen 协议作为通信协议；采用NDAM-7404计数测频模块采集扭矩和转速信号；采用NDAM-4400模拟量输出模块控制制动器；采用NDAM-6608 热电偶采集模块测量电机和制动器的温度。
图 6 NDAM系列模块示意图
z NDAM 系列模块功能特点：
32位ARM 处理器； 嵌入式实时操作系统； ESD 保护；
新能源汽车教学平台系统 支持远程升级； 工作温度范围：-20℃～+85℃； 工业级塑料外壳，标准 DIN 导轨安装。NDAM-7404 功能特点 输入路数：2 路隔离输入和 2 路非隔离输入； 最大计数值：32bits； 可编程数字滤波：1~65535us； 输入信号频率：非隔离通道：
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