Измерение ресурса аккумулятора в подключенном автомобиле

Измерительная задача

По мере добавления сложных приложений в подключенный автомобиль становится все важнее понимать, как сотовые и несотовые беспроводные соединения потребляют энергию. Например, модули, такие как определенные стандартом eCall/ЭРА-ГЛОНАСС, должны продолжать передачу данных после аварии в течение определенного периода времени. Кроме того, для телематических устройств требуется регулярное подключение к сотовой сети и даже может потребоваться загрузка обновления встроенного ПО большого объема через сотовое соединение, когда двигатель автомобиля не работает.

Контрольно-измерительное решение

Для подключенного автомобиля и поддерживаемых им разнообразных приложений измерение ресурса аккумулятора становятся очень важным. Для информационно-развлекательных систем, в которых выполняется все больше и больше приложений, также очень важно провести испытания новейших функциональных возможностей, чтобы сократить энергопотребление.

Исходя из новых требований к сверхнизкому энергопотреблению, в последних версиях (12 и 13) стандарта 3GPP определены режим энергосбережения (PSM), усовершенствованный таймер DRX (eDRX) и таймер DRX для подключенного режима (cDRX) для максимально возможного сокращения энергопотребления.

Измерять и анализировать достигаемое за счет этих функций сокращение энергопотребления можно только в управляемой имитируемой сетевой среде. ПО R&S^®CMWrun предоставляет соответствующее решение для проведения таких испытаний в реальных управляемых условиях с помощью хорошо известного прибора R&S^®CMW500. Опция R&S^®CMWrun CMW-KT051 собирает выборки из многоканального пробника мощности R&S^®RT-ZVC02/R&S^®RT-ZVC04 при высокой частоте дискретизации и отображает зависимость тока и напряжения или даже рассчитанной мгновенной мощности (в ваттах) от времени.

Реализован запуск по определенным связанным с сигналами событиям (например, подключение LTE, подсоединение, состояние сигнализации о свободных каналах или регистрация IMS) для получения более подробной информации (например, большего количества отсчетов). Результаты с отметками времени отображаются на диаграмме энергопотребления. Диаграмма энергопотребления также коррелируется с событиями на IP-уровне посредством анализа IP-трафика (R&S^®CMW-KM051), который указывает, какое приложение или какой IP-поток влияет на ресурс аккумулятора телематических или других беспроводных устройств.

Новейшие спецификации для измерения ресурса аккумулятора требуют проводить мониторинг зависимости от времени не только тока, но и напряжения, включая расчет мгновенной мощности при высокой частоте дискретизации. Чтобы удовлетворить такие требования к испытаниям, необходимо предусмотреть возможность измерения потребляемой устройством мощности в реальных условиях использования, т. е. при питании от реального аккумулятора, от USB-интерфейса или даже от сетевого адаптера.

Многоканальный пробник мощности R&S^®RT-ZVC02/R&S®RT-ZVC04 обеспечивает точные измерения для всех этих вариантов использования и даже поддерживает до двух (R&S^®RT-ZVC02) или до четырех (R&S^®RT-ZVC04) каналов измерения напряжения и тока.

Каждая группа измерения мощности содержит вольтметр и амперметр с 18-разрядным АЦП, частота дискретизации составляет 5 млн отсчетов/с. Предусмотренная для каждой группы встроенная функция умножителя обеспечивает синхронное последовательное умножение отсчетов тока и напряжения с частотой 5 млн отсчетов/с. Внутренний блок прореживания накапливает информацию о потребляемой мощности посредством усреднения по 100, 1000 или 10 000 отсчетам. В результате фиксируются даже короткие пики потребляемой мощности, а скорость передачи данных уменьшается до поддерживаемого ПК уровня. На основании этих данных ПО R&S^®CMWrun оценивает ресурс аккумулятора и отображает результаты измерения всех групп мощности (ток, напряжение и мгновенная мощность) на графике событий.

Амперметр многоканального пробника мощности R&S^®RT-ZVC02/R&S^®RT-ZVC04A оснащается внутренними шунтами, которые можно подбирать под один из интересующих диапазонов измерений. Силу тока также можно измерять с использованием внешнего шунта, который конфигурируется и устанавливается непосредственно в испытуемое устройство (ИУ). В этом случае сила тока рассчитывается исходя из падения напряжения на этом эталонном внешнем шунте. Внутренний амперметр превращается в высокоимпедансный вольтметр, чтобы избежать потерь при больших токах в соединительных кабелях. Предлагаются различные варианты подключения, такие как вилки 4 ммштыревые разъемы и впаиваемые контакты, чтобы обеспечить соответствие требованиям для всех сценариев применения.

ПО R&S^®CMWrun позволяет выбирать частоту для мониторинга и отображения (после прореживания) ( 10/100/1000 отсчетов/си до 50 тыс. отсчетов/с). Также поддерживается функция автоматического масштабирования для коротких интервалов времени. Для увеличения частоты дискретизации при мониторинге можно использовать связанные с сигналами запускающие события.