電動車輛系統測試與虛擬驗證技術

摘要：因應電動車輛的蓬勃發展與車載電子元件日趨複雜，驅使車輛的功能安全越來越受到重視，因此工研院近年來致力於建立車輛電動動力系統性能與功能安全之測試驗證技術。目前除已具備馬達性能及環境可靠度驗證能量之外，工研院已建立硬體嵌入式（hardware-in-the-loop, HIL）虛擬車輛驗證平台，並協助國內相關廠商以建立之技術進行產品開發驗證

Abstract: Due to the development of electric vehicles and more electrical and electronic components being used, functional safety of the vehicle is receiving more and more emphasis. Therefore, ITRI has devoted resources to building verification technology of the performance and functional safety of electric vehicle powertrains. ITRI has built the signal and system level verification platform with hardware-in-the-loop (HIL) testing, and these technologies have been applied to product development in domestic companies.

關鍵詞：電動動力系統、可靠度測試、控制器驗證、硬體嵌入式

Keywords：Electric Power-train System, Reliability Testing, Controller Verification, Hardware-in-the-Loop

前言
由於環保與節能意識高漲，電動動力系統在交通車輛領域的運用日益增加，例如混合動力汽車、電動汽車等交通工具，都是以電動馬達作為其核心動力源，因此，國內整車廠與馬達廠近幾年積極進行電動化動力車輛的開發，在電動車輛開發週期，需考慮動力系統於長時間的使用，若馬達、驅控器在正常使用週期中即產生失效情形，可能導致車輛行駛安全之問題，因此前期必須有適合的測試驗證方法，確認零組件的耐久性、功能性、適用性及安全性。而隨著車輛功能安全越來越受重視以及車載電子元件日益複雜，發展車輛零組件性能與功能安全之測試驗證平台，對於國內整車廠與車輛零組件廠而言是相當重要且必要的。工研院機械所近年積極整合車輛動力系統開發經驗與測試能量，針對電動車輛馬達、驅控器從零組件、系統到虛擬整車分別建立性能與可靠度驗證技術。藉著服務國內相關廠商，而達到提升動力系統的性能、可靠度及安全功能。以下章節分別介紹動力系統性能與環境可靠度驗證（第2章）、虛擬車輛控制器功能可靠度驗證（第3章）及虛擬車輛動力系統性能驗證 （第4章）。

動力系統性能與環境可靠度驗證
以電動化車輛的要求而言，電動動力系統須具備以下特點：

• 高功率及高扭力密度，以符合電動車的有限空間運用及降低整車重量之要求：一般車輛的空間極為有限，若能提高馬達及驅控系統的功率密度與扭力密度，則可提高整車空間配置的彈性，增加利用率空間。
• 高速性能、低速扭力符合加速及極速性能需求：一般車輛均要求快速的起步能力，馬達的優越起動轉矩提供電動車輛起步時的動力。馬達及驅控系統的最大連續輸出功率提供車輛極速時所需的動力，馬達最高轉速則決定車輛所能達到的極速。
• 環境可靠度要求：可靠度試驗可以在產品研發與製造時，評價、驗證、保證或提高產品可靠度，進而確認產品的安全性及可靠性。其中環境可靠度主要是指零組件在車輛極嚴苛環境溫度及崎嶇不平道路環境下所必須具備的環境耐受能力。

以下分別簡述電動動力系統的性能試驗與環境可靠度試驗內容：