Lab giang day va nghien cuu_Oto dien_KS_v2.0 (1) (1).pdf

ASIC Technologies ,.jsc
Hà Nội, tháng 3/2022
Lab giảng dạy & nghiên cứu Ô tô điện

2
Mục lục
 Tổng quan về phòng Lab giảng dạy & nghiên cứu Ô tô điện
 Hệ thống mô phỏng & thiết bị mẫu
 Hệ thống đo cơ bản dùng cho giảng dạy
 Hệ thống đo nâng cao dùng cho nghiên cứu khoa học

3
Tổng quan về Lab giảng dạy & nghiên cứu Ô tô điện
 Mục đích:
➢ Giảng dạy sinh viên:
• Hỗ trợ các thiết bị đo cơ bản để sinh viên thực hành đo kiểm các thiết bị/hệ thống thiết bị điện
tử và truyền thông của xe. Từ đó, sinh viên được trang bị các kỹ năng cần thiết cho công việc
thực tế.
➢ Nghiên cứu khoa học
• Các hệ thống tiên tiến & có khả năng nâng cấp, đáp ứng các công nghệ, tiêu chuẩn mới nhất.
• Các thiết bị đo đa dụng, độ chính xác cao để phục vụ công tác nghiên cứu phát triển.
 Định hướng thiết kế phòng Lab:
➢ Giải pháp mô phỏng điện tử công suất: Thiết kế mạch điện tử của các thiết bị cấu
thành xe điện.
➢ Hệ thống thiết bị đo cơ bản: Thực hiện các phép đo cơ bản, có khả năng trang bị
số lượng lớn để đào tạo sinh viên.
➢ Hệ thống đo nâng cao: Đáp ứng các công nghệ, tiêu chuẩn mới nhất cho công tác
nghiên cứu khoa học.

4
Giải pháp mô phỏng điện tử công suất
Ứng dụng phần mềm mô phỏng
 ASIC cung cấp giải pháp ADS cho thiết kế và mô hình hóa để tăng tốc quá trình
làm việc và đảm bảo thiết kế chính xác, tin cậy, đạt hiệu suất tối ưu.
➢ Thiết kế nguồn cấp SMPS: Các chất bán dẫn mới, dải tần rộng (SiC, GaN) gây ra các vấn đề
về đột biến điện áp và nhiễu EM. Chúng được mô phỏng đầy đủ trong công cụ thiết kế ADS.
➢ Thiết kế tham chiếu kỹ thuật số: Keysight đã hợp tác với các đối tác Wolfspeed, Transphorm
và ROHM Semiconductor để tạo ra các “Virtual Reference Design”, cho phép tính toán các
hiệu ứng của PCB trong các thiết kế SMPS.
➢ Mô hình điện tử công suất: Cung cấp các công cụ đo tự động, trích xuất mô hình thiết bị, đánh
giá chất lượng toàn diện và xác minh PDK.

5
Giải pháp mô phỏng điện tử công suất
Một số công cụ hỗ trợ mô phỏng & phân tích mạch
 Thư viện Power Electronics: Thư viện cung cấp mọi thứ mà các thiết kế viên điện tử công suất cần
để hoàn thiện quy trình làm việc khép kín cho thiết kế chip, gói và bo mạch. Một "nguyên mẫu ảo“
trong ADS có thể được mô phỏng trong cả miền thời gian và tần số.
 Công cụ PEPro: Giúp cho việc phân tích EM đơn giản như là chạy mô phỏng một mạch điện, với
trình dự đoán chuyên gia được cấu hình theo từng mô phỏng EM theo yêu cầu.
 Quy trình thiết kế & mô phỏng EM:

6
Hệ thống đo cơ bản dùng cho giảng dạy
Cấu trúc phòng thực hành cho sinh viên
 Phòng lab bao gồm nhiều trạm thực hành
(Workstation – WS)
 Mỗi WS cho phép nhóm 4-5 sinh viên
cùng làm việc.
 WS bao gồm:
➢ Kit thực hành: trang bị 1 bộ kit/WS
➢ Hệ thống thiết bị đo: trang bị 1 hệ thống đo/WS. Tuy
nhiên, một số thiết bị có thể dùng chung.

7
Máy hiện sóng
 Máy hiện sóng là công cụ thường dùng nhất để đo & debug các tín hiệu điện.
 Phần mềm chuyên dùng: Đo và giải mã hầu hết các serial bus trong ô tô (VD:
CAN, CAN-FD, LIN, FlexRay, SENT, PSI5, NRZ, CXPI, và automotive Ethernet)
 Nhiều model cho các nhu cầu đa dạng:

8
Máy hiện sóng
 Tham khảo MSOX4154A:
➢ Băng thông: 1.5 GHz
➢ Số kênh: 4 kênh tương tự, 16 kênh
số
➢ Bộ nhớ: 4 Mpts
➢ Tốc độ lấy mẫu: 5 Gsa/sec
➢ Tốc độ cập nhật: 1 000 000
wfms/sec
➢ Đầu dò (tùy chọn)

9
Thu thập dữ liệu và chuyển mạch (DAQ)
 Các giải pháp DAQ bao gồm đo điện áp, dòng điện, công suất, nhiệt độ, biến
dạng, độ rung (vibration) và đo âm thanh, kiểm tra môi trường, độ bền, giám sát
động cơ, kiểm tra pin và các ứng dụng định tuyến tín hiệu.

10
Bộ nguồn và bộ phân tích DC
 Bộ nguồn và bộ phân tích là những công cụ hữu ích dành cho các kỹ sư ô tô
trong quá trình thiết kế và kiểm tra các bo mạch, thiết bị điện, hoặc các linh phụ
kiện dẫn điện.
 Nguồn điện chính xác là rất quan trọng để kiểm tra, xử lý sự cố cho tất cả các
thiết bị điện tử trên ô tô.

11
FieldFox - Thiết bị phân tích tín hiệu vô tuyến đa chức năng
 Ô tô hiện đại được trang bị ngày càng nhiều các công nghệ kết nối & giải trí đa
phương tiện, hoạt động trên một dải tần rộng:
 Công nghệ định vị: GNSS, RADAR, LIDAR, …
 Thông tin liên lạc: Bluetooth, 4G/5G, Wifi hotspot, …
 Đa phương tiện: Nhận dạng giọng nói, hình ảnh, …
=> Phát sinh các vấn đề về mất tín hiệu, can nhiễu, … làm giảm chất lượng dịch vụ, ảnh hưởng
tới sự an toàn của phương tiện & trải nghiệm của người dùng.
 FieldFox là một thiết bị phân tích tín hiệu gọn nhẹ, hỗ trợ toàn diện các chức
năng đo kiểm tín hiệu vô tuyến & hỗ trợ các công nghệ mới nhất.

12
Thiết bị đo khác
 DMM – Digital Multimeters
 LCR meters
 Clamp meters
 Insulation resistance testers

13
Giảng dạy về các công nghệ truyền thông không dây
 Bộ kit IoT với đầy đủ các module như: Wifi, Bluetooth, Zigbee, …
 Giáo trình giảng dạy lý thuyết & thực hành
 Hệ thống thiết bị đo cơ bản: Power supply & analyzer, DMM, Oscilloscope, Spectrum Analyzer

14
PathWave BenchVue Software
 Quản lý, điều khiển toàn bộ các thiết bị đo trong phòng lab.
 Hỗ trợ thiết lập bài đo tự động.
 Hỗ trợ phân tích tập trung, trích xuất dữ liệu và tạo báo cáo.

15
Layout một trạm thực hành (điển hình) cho sinh viên

16
Hệ thống đo nâng cao cho công tác nghiên cứu
Cấu trúc xe điện (điển hình)

17
Các giải pháp đo kiểm xe điện
 Giải pháp đo xe điện (EV) / trạm sạc (EVSE)
 Phân tích hiệu năng các thiết bị điện tử công suất
 Giải pháp đo bộ sạc (OBC)
 Giải pháp đo bộ biến tần (Inverter)
 Giải pháp đo bộ chuyển đổi một chiều (DC:DC Converter)
 Giải pháp đo động cơ điện (Motor)
 Các công nghệ truyền thông trên xe:
➢ Automotive Ethernet
➢ V2X / Vehicle-to-X
 Giải pháp đo tương thích trường điện từ EMC

18
Giải pháp đo xe điện (EV) / trạm sạc (EVSE)
 Giải pháp cung cấp các sơ đồ đo linh hoạt theo tình huống sạc khác nhau của xe.
 Các phép đo: DC man-in-the-middle analysis; V2G/CAN communication protocol testing;
DC conformance & interoperability testing

19
Phân tích hiệu năng các thiết bị điện tử công suất của xe điện
 Giải pháp: IntegraVision AC/DC Power Analyzer
➢ PA2201A 2-channel, 1 phase
➢ PA2203A 4-channel, 3 phase
 Dòng thiết bị PA được thiết kế để đo kiểm phần truyền tải
điện năng (powertrain) của EV/HEV/PHEV & cung cấp
các phép đo với độ chính xác cơ bản lên tới 0,05% chỉ với
một thiết bị đo:
➢ Phân tích điện áp, dòng điện, và công suất trong miền tần số và
miền thời gian.
➢ Cho phép quan sát các sự thay đổi trạng thái, quá độ điện, dòng
điện khởi động bằng một bộ số hóa tốc độ cao (~5M mẫu/giây) –
Giúp ghi lại điện áp, dòng điện, và công suất trong thời gian thực.

20
Phân tích hiệu năng các thiết bị điện tử công suất của xe điện
 Ứng dụng đo điện tử công suất:
➢ UPS / các thiết bị lưu trữ năng lượng.
➢ Các bộ chuyển đổi AC/DC, DC/AC, DC/DC

21
Bộ sạc (OBC – Onboard Charger)
 IEC 61851 - Tiêu chuẩn cho hệ thống trạm sạc xe điện

22
Bộ sạc (OBC – Onboard Charger)
 Sơ đồ hệ thống đo OBC:
AC power sources OBC EV Battery Simulator
AC sources 1-phase 3-phase Reg 3-phase
Max Power 500 to 4000 VA 3 to 18 kVA 30 to 630 kVA
Max RMS Voltage 310 V 320 V 600 to 1200 V
Max RMS Current 5A to 40 A 10 A to 60 A / phase 63 to 125 A
Max Frequency 500 Hz 550 Hz to 5 kHz 75 Hz
DC electric loads Spec
Max Power 100 to 1800 W
Max Voltage input 240 V
Max Current input 120 A
 Giải pháp cho phòng Lab nghiên cứu:
EV Battery Simulators

23
Bộ biến tần (Inverter)
 Biến tần cần được đo có “tải” giống như trong điều kiện thực tế. Các thông số AC và DC phải
được thay đổi một cách chính xác, linh hoạt, và độc lập, cho phép thực hiện các phép đo chính
xác để xác định đặc tính của biến tần.
 Hệ thống Power-HiL:
 Mô phỏng nguồn pin: Thay đổi các thông số điện áp, dòng điện, pha, …
 Mô phỏng động cơ điện: Tích hợp sẵn một số kiểu máy; mô hình cơ & điện
 Cho phép thay đổi thông số để giả lập lỗi, mô phỏng các kịch bản đo khác nhau
 Ghi lại các thông số đo theo các trạng thái của hệ thống

24
Bộ biến tần (Inverter)
 Sơ đồ một hệ thống đo thực tế:

25
Bộ chuyển đổi một chiều (DC:DC Converter)
 Đo các bộ chuyển đổi trong dải: 3 kW – 30 kW
 Nguồn/Tải mô phỏng: tối đa 950V/800A/10 kW
mỗi module RP7900A. Có thể ghép nhiều module
để có hiệu năng cao hơn.
 Hỗ trợ các phép đo:
➢ Converter Input Regulation: Đo điện áp & dòng điện đầu
ra khi điện áp đầu vào thay đổi.
➢ Converter Load Regulation: Đo điện áp đầu ra khi dòng tải
đầu ra thay đổi. Đo thời gian phục hồi điện áp đầu ra.
➢ Power Efficiency: Tương quan điện áp & dòng điện đầu ra
với điện áp & dòng điện đầu vào.
➢ Converter Transient Response: Đo thời gian bật, tắt, sườn
lên, sườn xuống đầu ra.
➢ Converter Protection Limit Verification: Xác định mức điện
áp & dòng điện vượt quá giới hạn bảo vệ của bộ chuyển
đổi.

26
Bộ chuyển đổi một chiều (DC:DC Converter)
 Cần phải theo dõi sự tăng
nhiệt của bộ chuyển đổi và
cách nó ảnh hưởng đến
hiệu suất.
 DAQ970 đo cặp nhiệt điện,
RTD và điện trở nhiệt, điện
áp và dòng điện AC/DC; điện
trở, tần số/chu kỳ, kiểm tra
diode và điện dung
 Với thiết bị truyền động rơ le
và các cổng I/O, DAQ970 dễ
dàng điều khiển các thiết bị
như máy làm lạnh và máy
bơm làm mát.
Converter
Under Test
 Sơ đồ hệ thống đo DC-
DC converter hoàn chỉnh:
(xem hình)

27
Động cơ điện xoay chiều
 Về yêu cầu đo kiểm:
➢ Các nhà sản xuất động cơ điện luôn tìm cách phát triển động cơ xoay chiều tiên tiến, mang lại
hiệu quả năng lượng cao hơn và độ tin cậy cao hơn.
➢ Nhóm phát triển cần kiểm soát chính xác dạng sóng điện áp dùng cho động cơ đang thử
nghiệm và phân tích phản ứng của nó.
➢ Nguồn điện có khả năng kiểm soát chính xác sự thay đổi điện áp và tần số là rất quan trọng
cho các phân tích trên.
 Vấn đề đối với các nguồn điện thông thường:
➢ Nguồn AC trên thị trường thường có độ chính xác thấp, hoạt động kém hoặc khó vận hành.
➢ Nguồn cấp từ lưới điện thường có nhiễu và không ổn định.
➢ Biến áp tự ngẫu (như Variac) không cho phép thay đổi tần số. Nó cũng mất thời gian thiết lập,
đặc biệt là trong các bài đo lặp lại nhiều lần.
 Đề xuất:
 AC6900 Series 3-Phase AC Source / SL1200A Series Regenerative 3-Phase AC Emulator
 AC6800 Series Basic AC Sources / 6800 Series Performance AC Sources / Analyzers

28
Động cơ kéo xoay chiều (AC traction motor)
 Xe điện (EV) sử dụng pin làm nguồn năng lượng chính. Một số xe điện lớn sử dụng động cơ kéo
AC trong hệ thống truyền động của chúng.
 Việc đo kiểm một động cơ kéo cũng yêu cầu nguồn cấp chính xác, cùng với khả năng thay đổi
điện áp, dòng điện, và tần số một cách linh hoạt.
 Bộ nguồn DC công suất cao, điện áp cao được sử dụng để kiểm tra bộ biến tần và sự kết hợp của
bộ biến tần & động cơ kéo xoay chiều. Nguồn cấp DC thay thế cho ắc quy của xe trong quá trình
đo kiểm.

29
Động cơ kéo xoay chiều (AC traction motor)
 Thiết kế ô tô điện hiện nay có thể chuyển đổi một phần chuyển động cơ học thành năng lượng dữ
trữ & cấp nguồn cho các ứng dụng trên xe.
 Các nghiên cứu thực tế có thể yêu cầu nguồn DC lên tới hàng chục/trăm kW. Nó đặt ra vấn đề an
toàn của hệ thống đo đối với người sử dụng.
 Giải pháp:
➢ RP7900 Series Regenertive Power System
➢ SD1000A Safety Disconnect Relays

30
Các công nghệ truyền thông trên xe
Automotive Ethernet (AE):
 Hệ thống ADAS thế hệ mới yêu cầu ngày
càng cao về độ phân giải của hệ thống
camera và radar. Điều đó đồng nghĩa với
yêu cầu ngày càng lớn hơn về tốc độ và
băng thông dữ liệu.
 Automotive Ethernet: IEEE 802.3 bw/bp/ch;
OPEN Alliance TC8 ECU
 Yêu cầu các phép đo: Thông số S, tỷ số lỗi
bit, phân tích giao thức, …

31
Automotive Ethernet (AE): Các giải pháp đo kiểm
Pulse Function Arbitrary Noise Generator
Test fixture Media converter

32
V2X / Vehicle-to-X:
 V2X đề cập đến một hệ thống giao thông thông minh với các phương tiện, kiến
trúc và người đi đường được kết nối với nhau.
 Các công nghệ V2X: DSRC (IEEE 802.11p) & C-V2X (LTE, 5G NR, Rel 14/15)
 Yêu cầu đo kiểm & giải pháp:

33
V2X / Vehicle-to-X: Mô tả hệ thống đo

UXM 5G Wireless Test Platform (E7515B)
• <6GHz Frequency range
• Scalable bandwidth 8Tx/4Rx @800MHz, 4Tx/2Rx @1600MHz
• Supports both 4G and 5G in one box
• Integrated RFIO + Internal fading
• Support for RF, IF, Host and BBIQ interfaces (slow and full rate)
• Support for 10GbE connectivity
MXG GNSS Emulator (N5182B)
• 6GHz Freq Range
• Real-time creation of multi-satellite signals for GPS, GLONASS constellations (L1 with C/A code),
Beidou (Compass), SBAS/QZSS with up to 40 channels, and Galileo (E1) with up to 16 channels
for line-of-sight and multipath signals
• Add impairments such as multipath, pseudo-range error, and CW interference signals in real-time
while the signal is playing
Emulation and Verification via C-V2X Test App, X-Apps & ITS Stack Applications
• Uu and PC5 interfaces
• PSSS/SSSS (Synch), PSBCH (Broadcast), PSCCH (Control SCI), PSSCH (Data)
• SIB21, RRC (Dedicated Msgs), DCI 5A, UL SPS (Multiple)
• Multiple UE emulation
• Functional & Protocol Test (L1/L2/L3) and modem bring-up
• RF Measurements: EVM, ACLR, OBW, SEM, Chan Power, Tx On/Off Mask
• Optional ITS Stack (ETSI, IEEE) Emulation, Scenario Generation and Monitoring App
34
V2X / Vehicle-to-X: Mô tả hệ thống đo

35
Tương thích trường điện từ (EMC)
 Khái niệm: Là khả năng của thiết bị/hệ thống hoạt động ổn định trong môi trường điện từ cụ thể,
không bị can nhiễu và không tạo ra nhiễu vượt quá tiêu chuẩn qui định, không gây nhiễu có hại
đến thiết bị/hệ thống khác trong môi trường điện từ.

36
 Đo hợp chuẩn (Compliance) vs Tiền hợp chuẩn (Pre-compliance)
So sánh Đo hợp chuẩn Đo tiền hợp chuẩn
Mục đích Đạt được các chứng nhận EMC như: CE,
UL, KC, CCC, FCC, …
Để tăng mức độ tin cậy ở bài đo hợp chuẩn cuối cùng
Yêu cầu chung Phải tuân thủ tất cả các quy trình, thủ tục
tiêu chuẩn
Không có quy định chính thức, nhưng quy tắc chung là
cố gắng mô phỏng quy trình tiêu chuẩn nhiều nhất có thể.
Yêu cầu thiết
lập hệ thống đo
Phải thực hiện trong phòng đo tiêu chuẩn Không yêu cầu phòng đo tiêu chuẩn
Phải có phòng cách ly hoàn toàn (anechoic
chamber)
Có thể thực hiện ở một phòng được che chắn/cách ly
một phần/toàn bộ, hoặc một khu vực mở
Phải sử dụng máy thu EMI theo chuẩn Có thể dùng máy thu EMI hoặc máy phân tích phổ
Phải sử dụng các thiết lập đo kiểm theo
tiêu chuẩn quy định
Các thiết lập có thể được đơn giản hóa
Chi phí Rất tốn kém và mất thời gian Ít tốn kém hơn nhiều và nhanh chóng hơn
Kết quả
/ Báo cáo
Báo cáo một lỗi EMC/EMI Báo cáo một rủi ro EMC/EMI
Không thể xác định vị trí của lỗi Có thể xác định vị trí lỗi/nguồn nhiễu bằng đầu dò CF

37
 Giải pháp đo tiền hợp chuẩn (Pre-compliance Test)
Đo phát xạ vô tuyến (radiated emissions): Đo phát xạ dẫn truyền (conducted emissions):
Đo xác định vị trí lỗi bằng đầu dò CF:

38
 Giải pháp đo hợp chuẩn (Compliance Test)
a) Hệ thống thiết bị đo:
- Hệ thống đo nhiễu điện từ EMI
- Hệ thống thử miễn nhiễm EMS.
- Máy thu đo EMI Keysight: 44 GHz
- Máy phát tín hiệu chuẩn Keysight: 40GHz
b) Trang thiết bị phụ trợ:
- Hệ thống điện;
- Hệ thống giám sát bằng hình ảnh;
- Hệ thống chiếu sáng;
- Hệ thống thông gió, điều hoà;
- Hệ thống phát hiện và báo cháy;
- Hệ thống khí nén;
- Hệ thống mạng và thông tin.

THANK YOU!
www.asic.vn | sales@asic.vn | 0243 748 1504
Find us on:

41
Automotive Ethernet (AE):

Lab giang day va nghien cuu_Oto dien_KS_v2.0 (1) (1).pdf

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Lab giang day va nghien cuu_Oto dien_KS_v2.0 (1) (1).pdf

Similar to Lab giang day va nghien cuu_Oto dien_KS_v2.0 (1) (1).pdf (20)

Lab giang day va nghien cuu_Oto dien_KS_v2.0 (1) (1).pdf