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车载OBC+DC/DC方案 随着新能源汽车产业的迅猛发展，充电安全及技术越发重要，车载充电机（OBC）作为交流充电的关键组成部分，其市场规模随着新能源汽车市场的快速增长而扩大。据中汽协数据，2022年中国新能源汽车销量为688.7万辆，新能源汽车OBC市场规模约为179亿元，到2025年全球OBC市场将达到660亿元，潜力巨大。 车载OBC 电动车按充电方式可分为：混合动力电动车（HEV），插电式混合动力汽车（PHEV），增程式混合动力汽车（EREV），电池驱动的纯电动汽车（BEV），氢燃料电池的纯电动汽车（FCEV）。其中PHEV、EREV和BEV都必须通过外部充电这一步骤，这类车辆都需要一个车载充电器（On-board charger；OBC）。 OBC可以使用单相或三相电源，并提供高达22kW的功率以实现最快的充电。由于所有电池都需要使用直流电进行充电，OBC的核心功能是整流电源输入，并将其转换为适合电池的充电电压。 OBC有两个主要功率级。首先，PFC级保持输入电流和电压之间的相位关系，最大限度地减少线路/电网电流的总谐波失真（THD), 提高整体能效。 第二功率级是DC/DC转换器，它从PFC级获得DC输出，并将其转换为电池充电所需的电平。转换器的输出电压和电流基于电池的整体健康状态和充电状态随时间变化。 矽力杰车载OBC+DC/DC解决方案 矽力杰车载OBC+DC/DC解决方案可提供高性能高可靠性的车规级隔离驱动，马达驱动， LED驱动 ，反激式控制器，多路 电源管理 芯片，霍尔 电流传感器 ，电流检测放大器，DC/DC转换芯片， 线性稳压器 等方案。 隔离驱动 SA52800：双通道隔离式栅极驱动器 ◆ 双通道隔离栅极驱动器 ◆ 开关参数: ♢ 25ns传播延迟 ♢ 最小脉冲宽度10ns ♢ 5ns最大延迟匹配 ♢ 6ns最大脉宽失真 ◆ 4A峰值源电流、6A峰值灌电流输出 ◆ 输入电压: 3-18V ◆ 高达25V输出驱动电源 40 年 ◆ 共模瞬态抗扰度 (CMTI) 大于±150V/ns ◆ 通道间内部功能隔离支持高达±1850V的工作电压 ◆ 安全相关认证: ♢ DIN V VDE V0884-11:2017-01标准8000VPK隔离 ♢ UL1577标准且长达1分钟 5.7kVRMS隔离 ♢ CSA component notice 5A认证 ♢ GB4943.1-2011的CQC认证 ◆ 工作温度: -40-125°C ◆ 紧凑型封装: SOP14W(8mm爬电和间隙距离) 马达驱动 SA52270：15A H桥马达驱动 ◆ 输入电压: 4-28V ◆ 输出电流: 15A ◆ 具有防直通保护 ◆ 集成欠压锁定、热关断、 过压钳位保护、输出短路保护 ◆ 低功耗待机模式 ◆ PWM工作模式 ◆ 输出电流检测 ◆ 具有故障诊断功能 ◆ 紧凑型封装: SOP16 ◆ AEC-Q100 1级认证 LED驱动 SA32707：具有ON OFF调光的3通道线性 LED驱动器 ◆ 宽输入电压: 5-28V ◆ 全温范围电流精度： 30mA，每个器件的电流精度为±3.5% 30mA，每个通道的电流精度为±1.5% ◆ 低压差： ♢ 最大压差: 240mV@60mA 25℃ ♢ 最大压差: 660mV@150mA 25℃ ◆ 温度反馈调节电流功能 ◆ 使用多个IC或单个IC的多个通道的并行输出可提供更高的电流 ◆ 带延迟屏蔽LED短路保护 ◆ 带延迟屏蔽单个LED短路保护 ◆ 带延迟屏蔽LED开路保护 ◆ 独立单个LED短路故障引脚和开/短路故障引脚 ◆ AEC-Q100 1级 ◆ 工作温度: -40-125°C ◆ 紧凑型封装: TSSOP16E 多路电源管理 SA47301：汽车多路电源管理芯片 ◆ 输入电压: 3-40V（未使用升压稳压器时6-40V） ◆ 内部集成升压，降压稳压器，微处理器，CAN，高精度电压基准电源，电压跟随LDO，待机LDO ◆ 可配置的问答式和窗口式看门狗 ◆ 为外部 电源模块 提供频率同步信号和电压监测功能。 ◆ 独立内部电压监测模块 ◆ 独立输出复位和中断信号 ◆ 具有可编程延迟时间两个安全状态输出 ◆ 功能安全符合ISO26262 ASIL-D ◆ 16位SPI通信接口 ◆ 输入过压保护 ◆ 超长时间计时器（LDT） ◆ 微处理器错误信号监测 ◆ 支持多个唤醒源 ◆ 可浸润侧翼封装: QFN7x7-48 霍尔电流 传感器 SYCT系列：Hall开环型电流传感器芯片 ◆ Hall开环型电流传感器 ◆ 单电源3.3V或5V供电 ◆ 支持单/双向输出 ◆ 模拟信号输出 ◆ 原边测量电流: ±50A~±400A ◆ 工作温度: -40~+125°C 150A: -40~+105°C 200/250/400A: -40~+85°C ◆ 良好精度、线性度以及温漂 ◆ 低内阻可有效控制发热功耗 SYCK-BS系列：Hall开环型电流 传感器模块 ◆ 额定测量电流: 50-600A: ◆ 测量范围: 150-900A ◆ 高精度 ◆ 低温度漂移 ◆ 强抗干扰 ◆ 应用于交流变速器直流电机中静态转换器及各种电源 电流检测 SA59101/2：精确电流检测放大器 ◆ 宽共模电压范围：-0.3-26V ◆ 增益: ♢ SA59101: 50V/V ♢ SA59102: 100V/V ◆ 偏移电压(最大值): ♢ SA59101: ±100μV ♢ SA59102: ±50μV ◆ 分流压降范围: ♢ SA59101: -40-40mV ♢ SA59102: -20-20mV ◆ 精度: ♢ 最大±0.5% 的增益误差 ♢ 0.5μV/℃ 偏移漂移(最大值) ◆ 最大静态电流 : 100μA ◆ AEC-Q100 1级认证 ◆ 紧凑型封装: SOT363 SA59131：具有PWM抑制的精确电流检测放大器 ◆ 增强PWM抑制 ◆ 出色的共模抑制比: ♢ 直流共模抑制比132dB ♢ 交流共模抑制比84dB@50kHz ◆ 宽共模电压范围: -4V-80V ◆ 精度: ♢ 增益误差: 0.05% (Typ) ♢ 增益漂移: 0.5ppm/℃ (Typ) ♢ 失调电压: ±5μV (Typ) ♢ 失调漂移: 50nV/℃ (Typ) ◆ 固定增益: 50V/V ◆ 静态电流: 1.8mA (Typ.) ◆ 紧凑型封装: TSSOP8 DC/DC SA32703：升压/反激式控制器 ◆ 输入电压: 5~11V ◆ REF和FB参考精度: ±2% ◆ 150μA启动电流和800μA工作电源电流（不包括MOS驱动电流） ◆ 通过FS可设置达1MHz开关频率和最短关断时间 ◆ ISEN的逐周期电流限制1V ◆ 过流限制1.5V ◆ 内置4ms软启动时间 ◆ 集成欠压锁定、过流和过温保护 ◆ AEC-Q100 1级认证 ◆ 工作温度: -40-125°C ◆ 紧凑型封装: SO8 SA22300：36V升压/反激控制器 ◆ 宽输入电压范围: 3.4-36V ◆ 1.2V ±2% 参考电压 ◆ 固定频率工作 ◆ 内部软启动 ◆ 2μA关断电流 ◆ 逐周期限流保护 ◆ 过流/短路/热关断保护 ◆ AEC-Q100 1级认证 ◆ 工作温度: -40-125°C ◆ 紧凑型封装: SOP8 买电子元器件现货上唯样商城 SA22301：36V升压/反激/SEPIC控制器 ◆ 宽输入电压: 4.75-36V: ◆ 可编程开关频率: 100-1000kHz ◆ 2.5V ±2%参考电压 ◆ 2μA 关断电流 ◆ 外部软启动可通过电容调节 ◆ 逐周期限流保护 ◆ 过流保护 ◆ 1A峰值栅极拉电流 ◆ 1.3A峰值栅极灌电流 ◆ 热关断 ◆ AEC-Q100 1级认证 ◆ 工作温度: -40-125°C ◆ 紧凑型封装: SSOP14E SA23002A：2A单路同步降压转换器 ◆ 输入电压: 2.8-5.5V: ◆ 输出电压精度为±1.5% ◆ 100%占空比，实现超低压降 ◆ 1μA典型关断电流 ◆ 固定2.35MHz开关频率 ◆ PWM/PFM运行模式可调 ◆ 限流/短路/过热保护 ◆ AEC-Q100 1级认证 ◆ 工作温度: -40-125°C ◆ 紧凑型封装: DFN2x2-8 SA23006：6A单路同步降压转换器 ◆ 输入电压: 2.8-5.5V: ◆ ±1.5%参考精度外部可调电压 ◆ 100%占空比，实现超低压降 ◆ 32μA典型关断电流 ◆ 可调开关频率: 1.8-4MHz ◆ PWM/PFM运行模式可调 ◆ 可调软启动 ◆ 可选抖动频率 ◆ 电源正常指示 ◆ AEC-Q100 1级认证 ◆ 工作温度: -40-125°C ◆ 紧凑型封装: QFN2x3-9 LDO SA21345A：300mA低压差线性稳压器 ◆ 宽输入电压范围: 4- 36V ◆ 低压差电压 (300mV@300mA) ◆ 超低静态电流 ◆ 极低关断电流 ◆ 外接钽或陶瓷电容器 ◆ 出色的负载/线性调整率 ◆ 最大负载电流300mA ◆ 启用控制输入 ◆ 过流/热关断保护 ◆ AEC-Q100 1级认证 ◆ 紧凑型封装: SO8E SA21345G：150mA 低压差线性稳压器 ◆ 宽输入电压范围: 4V ~ 36V: ◆ 低压差电压(150mV@150mA) ◆ 超低静态电流 ◆ 固定5V输出，无需外部分压电阻 ◆ 外接钽或陶瓷电容器 ◆ 出色的负载调整率和线性调整率 ◆ 最大负载电流150mA ◆ 过流/热关断保护 ◆ AEC-Q100 1级认证 ◆ 紧凑型封装: SO8 SA21340I：具有可编程复位功能的线性稳压器 ◆ 高电流: 在全温范围内300mA: ◆ 低压差电压 (300mV@300mA) ◆ 3.3V 固定输出 电压 ◆ 低接地电流 ◆ 限流/过温保护 ◆ 输出短路保护 ◆ 可编程超时周期重置输出 ◆ AEC-Q100 1级认证 ◆ 紧凑型封装: SO8E

高压电气系统验证 纯电和 混合动力汽车中的高压电气系统关乎整车的能耗和安全，需要在部件及整车开发阶段做全面的测试与验证。符合ISO 21498*标准的电压、电流 一 体式测量模块CSM HV BM系列产品，可以直接串联在整车级别的高压电气线缆中，安全可靠的完成高压电气系统的验证工作。 背景 高压电气系统中的逆变器和DC/DC转换器会在高压直流电路中产生纹波电压和电流。这种纹波需要在整个开发阶段的不同用户使用场景中，对其波动的模式比如幅值、斜率进行测量并予以控制，超过设计标准的纹波电压、电流会导致部件损坏。 为了应对高压电气系统中类似纹波过大导致部件失效的问题，德国汽车厂商均制定专有标准对电动车高压部件的电气性能和电气安全 作出 要求，其中也包含严苛的测试条件，例如MBN LV 123（梅赛德斯-奔驰），GS 95023（宝马集团）和VW 80303（大众集团）等。 除此之外，为了确保整车运行状态下的电气系统足够可靠，能够满足所有的日常使用要求，超越上述专有标准的极端测试条件也被整车厂采用，其中包括在危急驾驶情况下，验证开关型电力电子器件的电压波动和电压纹波是否始终保持在规定的限值内。 挑战 挑战之一是如何在驾驶时快速准确地记录车辆高压电气系统中的电压和电流特性。在驾驶时对高压电气系统的真实电压和电流采集是必要的，因为测试台架的测量是不能充分模拟关键的驾驶场景。由于测试对象既包括电动力系统，也包含电动压缩机等用电部件单元，应尽可能以高采样频率完成测试。此外，整个测量系统需要在不同车型平台上运行，方案上需要灵活、可拓展、耐高压和 可 重复使用。 接下来的挑战在于数据实时采集、数据分析及管理。在某些工况下需要对多达30个高频信号进行采集显示，以便可以实时观测到真实驾驶情况对高压系统的影响。测量系统需要具备多模式智能触发记录功能，捕捉某些运行工况的瞬态电压峰值并包含所有ECU数据。最后，需要将测量数据与专业的 测量数据管理系统对接，完成整个测试开发验证。 Vector-CSM电动汽车高压测量分析系统 Vector-CSM电动汽车高压测量分析系统提供完整的测量工具链以实现所有数据的同步采集，包括 安全、可靠的高压测量模块，ECU数据采集系统，以及实时数据分析软件。 CSM HV Breakout Module可以在恶劣工况下安全的完成高压线 缆 承载式电压和电流测量，采集的电流量程可以通过高精度分流器来灵活匹配。 HV BM的采样频率最高可达1 MS/s，上位机软件 vMeasure 或 CANape 可以实现多达40通道的电压和电流采集、ECU数据记录并完成实时数据分析，各采集通道的时钟同步可以选择精确时间协议（PTP）或硬件同步。 用户可以触发测量来记录特定事件或者完成与测试相关的分析计算。为了检测高压电压纹波的随机电压峰值，可以关联算法触发条件来记录数据，例如对电压信号随时间求导。触发记录可避免大量数据的不必要存储。例如，可以存储触发事件的一定时间窗口内的所有高压电压、电流信号和车辆总线数据。 显著优势 创新的高压测量 系统，适用于在路试和台架上验证和确认车载高压电气系统性能。 图：即插即用的CSM HV BM 系统包含高压接插件以及高压线束等，适用于台架和整车测试场景，采样频率最高可达1 MHz CSM HV BM可以实现在路试中分布式测量高压线缆（高达95 mm 2 ）中的电压和电流。将高压线 缆 连接并封闭于测量设备中，以实现密封防水和高压保护； CSM高压测量系统可以同样适用于部件测试台或环境仓转 毂 测试台。这使得工程师能够在车辆的不同阶段完成高压电气系统的测试开发。 在实践中，除了高压电压和电流测量以外，经常会涉及使用额外的CSM测量模块来测量监控低压电气系统和部件温度特性，例如监控12 V/48 V电气系统中的电压纹波或在持续极端负载下测量高压线束的温度。 可以同时测量和分析高压电气系统的电压和电流信号、车辆总线和控制器内部的数据，以便精确检查，追溯特定事件的原因。 CSM可以提供定制的即插即用的HV BM套件，包括定制长度的高压电缆、连接器和插座，方便在整车上安装且可重复使用。这样可以在任何设计阶段的车辆上进行快速测量。 HV BM的可选连接器即 PowerLok 插件系统可用于在测试台上进行测量。使用该插件可以快速安全评估不同的高压部件，并分析他们之间的相关性。 注：图文内容源自Vector

背景 在行业政策、技术革新、清洁能源、节能环保等多重因素共同作用下，新能源汽车迎来了快速增长的发展时期。新能源汽车充电系统作为车辆主要能源补给来源，其安全性和可靠性是保证车辆持续行驶的基础。 面临挑战 车载OBC(On board charger)作为充电系统中关键的电力电子零部件，不仅要具有安全性，避免充电系统与电网连接时因零部件失效带来的电气风险；还需要有高可靠性，降低充电过程中产生的谐波对电网电源质量影响。因此在硬件前期开发仿真阶段和台架试验阶段需要对其进行测试，验证功能有效性及设备可靠性。 在硬件测试过程中，测量电压电流时会介入到高压环境内部，因此测量设备本身的绝缘性对测量工程师的人身安全至关重要。充电系统硬件中电子器件因电感效应和电容耦合等原因会导致线路电压变化，为了实时获取电压变化值，测量设备还应该具有较高的采样率。 解决方案 Vector公司与CSM公司自2015年起进行深度战略合作，CSM数据采集硬件设备结构紧凑坚固，便携实用，易于安装和拆卸；采样精度高，借助EtherCAT协议，模块采样频率高达1M Hz；CSM高压数采模块提供1000V电气绝缘，确保测量人员安全。Vector vMeasure exp软件集成CSMconfig配置程序，可快速便捷的对CSM模块的测量范围、采样频率、传感器供电等参数进行配置。除此之外，vMeasureexp软件提供数字、表格、柱状图、曲线等数据浏览视窗，实时显示监控采集物理量数据。对于在线采集数据，可以通过vMeasureexp软件自带eMobility Analyzer高速函数库实现实时功率计算分析，包括有功功率、无功功率、视在功率、功率因素、纹波峰峰值和谐波分析等，评估硬件在测试过程中的性能表现。 时间同步 电压和电流的波动会对运行工况带来影响，为了精准的测试系统硬件在不同工况下的性能，每一路电压电流都需要以1M Hz频率高精度采集。交流充电测试过程中，至少要测量8路即4路电压和4路电流，一个XCPGateway网关硬件的承载能力是4通道1M Hz信号采集，要实现8路1M Hz信号采集，需配置两个XCPGateway网关。两个XCP Gateway通过支持PTP功能的交换机连接可实现500ns时间同步。 联合使用 在测试过程中，除了监控输入输出电压电流外，还需要监控控制器通信状态、实施故障注入等操作，因此需要使用总线监控仿真工具CANoe软件联合操作。在实际应用中采用CANoe进行总线状态监控和故障注入，vMeasure exp软件查看CSM硬件采集数据并实时计算分析，要查看硬件在特定状态下的工作状态，需要在两个软件之间来回切换。 这样不仅造成工程师在两个软件中实时观测信号时间不同步，频繁切换软件还会增加无效工作量。因此，可以通过Vector定制化开发，将vMeasure exp软件中的实时测量值和在线计算结果以CAN报文的形式向CANoe软件转发，CANoe软件接收到测量值和计算结果后显示在分析窗口，实现通过一个软件CANoe既能监控控制器通信状态、注入故障，也能显示CSM高压测量设备采集硬件充放电过程中电压电流数值及充电效率和功率因素等实时计算值，便于工程师掌握实时充放电工况，评估整套系统设备实用性能。 函数库及定制开发 对于在线采集到的CSM硬件测量数据，vMeasure exp提供多种函数对数据按不同方式进行统计处理。通过Statistics函数库函数实时计算信号平均值、均方根值、方差。通过eMobility Analyzer函数库函数实时分析充/放电设备有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、总功率、功率损耗和能量损耗等参数；电机/逆变器有功功率、无功功率、视在功率、功率因数和总效率等参数；传动轴机械功率和做功；谐波信号中基波及总体谐波失真；纹波电压平均值和均方根等参数。对于特定场景下工况参数分析，可根据客户需求提供定制化函数，用于实时分析硬件在当前状态下运行情况。 北汇信息作为Vector中国合作伙伴，紧跟新能源发展方向，结合数据采集软、硬件配套实施经验，将CSM数据采集系统成功地应用到OBC硬件在环测试系统，实时计算功率，以数据浏览视窗直观展示，助力客户便捷地验证OBC硬件性能。 参考文档： 1、《eMobilityAnalyzer》Vector 2、《vMeasure exp Fact Sheet》Vector