总部位于德国安贝格的 Baumann GmbH 专为汽车零部件供应以及电子、制药和医疗技术行业等各个领域开发和制造交钥匙自动化系统。这些系统涵盖从机器人工作站到全自动生产线整线设备。产品系列中的模块化测试系统是一种面向电池电芯、模组及电池包测试台架以及电力电子设备等测试应用场景的柔性解决方案。倍福基于 PC 的控制技术为系统紧凑设计与开放式架构提供了核心基础，尤其是 EJ 系列 EtherCAT 插拔式模块 与 ELM 系列的 EtherCAT 测量端子模块在系统中的应用。

Baumann 自 2005 年起就一直采用倍福基于 PC 和 EtherCAT 的控制技术作为其测试系统的核心解决方案。据 Baumann 公司标准解决方案与产品负责人 Jörg Seybold 介绍，选择该系统的决定性因素不仅在于其性能，更在于其多样化的接口与开放架构，这种特性既能集成各类测量设备，又能实现与上级系统及互联网之间的高效通信。

01  汽车测试系统的特定要求

电动汽车技术不仅正在彻底革新汽车行业的生产工艺，更推动着相关测试技术迎来一场颠覆性变革。Jörg Seybold 解释道：“在汽车产业领域，以往开发一款新产品往往需要历经数年之久，而今，随着电池技术的持续演进，汽车产品的迭代速度显著加快，甚至达到了每季度更新一次的程度。这意味着我们必须为客户开发模块化、可扩展且具备快速适配能力的测试系统。基于上述背景诞生的 MTS 系统成功将完整的测试系统集成在一个结构紧凑的控制柜内，意味着它能够轻松取代需要多达五个控制柜的传统系统。”

除具备占地面积小的优势外，MTS 系统还能帮助用户节省大量时间：面对新的应用场景，测试系统无需再花费数周时间进行升级改造。凭借基于 19 英寸抽拉式工业 PC 实现的模块化架构设计以及即插即用功能，该系统系统能够快速又灵活地响应各类变化。通常情况下，相关操作可由最终用户自行完成，无需 Baumann 公司介入。“系统的测量范围极为宽广。在电流测量方面，其量程覆盖了从几微安至几百安区间。电压测量的量程范围同样广泛，不仅能够进行 4.2 V 电芯电压的精确测量，还可开展 1000 V 范围内的相关测试，例如针对完整的卡车电池储能系统所进行的测试。”Jörg Seybold 解释道。

通过 CP2924 多点触控控制面板，急事是复杂的图表和测试序列，也能在 24 英寸显示屏上清晰呈现，同时支持按需手动执行测试任务

在 MTS 系统中，这一功能通过 CCU（控制与通信单元）和 PDU（电源分配单元）这两个基础模块实现，同时可以根据实际需求灵活选配 MDU（测量分配单元）、HVDU（高压分配单元）以及 HCDU（大电流分配单元）组件，以确保系统能够适应多样化的应用场景。此外，Baumann 还提供一套测试框架，用户可轻松适配其个性化测试配方和测试序列，并通过倍福适合控制柜安装的 CP2924 多点触控控制面板实现便捷操作。该框架提供图形化诊断分析功能、与 MES 系统的标准化数据接口、过程监测功能等。

02  采用紧凑型高性能 I/O 模块的控制解决方案

整套 MTS 系统控制技术与 Baumann 测试框架都运行在搭载 TwinCAT 3 软件的 C6032 超紧凑型工业 PC 上。 Baumann 公司测量测试技术开发负责人 Heiko Hochmuth 解释道：“C6032 的主要优势在于其所需安装空间极小且安装方式灵活。对于 MTS 系统而言，安装精度往往需要达到毫米级要求。”其同事，现任软件测试系统部门主管的 Martin Lehmeier 补充道：“在软件方面，TwinCAT 3 为我们带来了多重优势，不仅提供强大的调试功能和丰富的功能选项，还支持多样化的编程方式选择（包括高级语言）。正是基于这些能力，我们才能成功构建出当前这套测试框架。”

EJ 系列 EtherCAT 插拔式模块的应用为 Baumann 带来了显著优势，Heiko Hochmuth 解释道：“通过将 EJ 模块安装在客户定制的信号分配板上，可构建极为紧凑的 I/O 组。其次，这些模块省去了复杂的布线需求，从而避免接线错误及相关的故障排查，同时有效降低成本。所有 MTS 模块都采用统一规格的信号分配板，并根据具体应用场景进行适配性配置。这在简化仓储管理的同时，仍保持了必要的灵活性。”

此外，他补充说明：相较于采用 EtherCAT 端子模块的解决方案，该设计不再需要电缆槽，这有助于实现整个系统的紧凑设计。Hochmuth 指出，MTS 系统中所使用的各类 EtherCAT 插拔式模块中充分彰显了基于 PC 的控制系统所具备的高度灵活性，例如：

·  EJ1101-0022 EtherCAT 耦合器，

·  EJ1809 16 通道数字量输入模块，

·  EJ1859 8 通道数字量输入和 8 通道数字量输出混合型模块，

·  EJ2809 16 通道数字量输出模块，

·  EJ3104（4 通道，±10 V）和 EJ3202（2 通道，热电阻）模拟量输入模块，

·  EJ1904（4 通道数字量输入）和 EJ2914（4 通道数字量输出）TwinSAFE 模块，以及

·  EJ6002 2 通道通信接口（RS232/RS422/RS485）。

Heiko Hochmuth 表示，倍福 I/O 产品的另一大优势在于 ELM 系列高精度测量端子模块的应用：“在 MTS 系统中，我们主要采用 ELM 电压测量端子模块，其配置可根据具体应用场景适配 — 具备电气隔离性能，最多可配置四个模拟量输入通道，支持高达 ±1200 V 的宽电压范围测量。ELM 端子模块丰富的功能选项及多元测量能力显著提升了我们的工作效率。此外，该模块还具备极高的测量精度，即便处于高温环境，仍能保持稳定的性能表现。

同时，用户可通过可选的附加参数实现灵活的数据预处理。如此强大的功能集成在一个高度紧凑的结构中，可替代传统分立式测量设备，显著节省空间与成本，这种高效设计无疑会令测量工程师们心动不已。”MTS 系统通过带 ID 拨码开关和诊断功能的 EtherCAT 耦合器 EKM1101 连接，主要使用以下测量端子模块：

·  ELM3002-0000（2 通道），专为灵活测量 20 mV 至 30 V 内的 11 种电压量程而设计。

·  ELM3002-0205（2 通道），用于电池和发电机的高压测量，支持 ±60、360、600 和 1200 V 量程范围，

·  ELM3002-0000（4 通道），专为灵活测量 20 mV 至 30 V 内的 11 种电压量程而设计，以及

·  ELM3102-0100（2 通道），用于电压和电流测量，支持 +60 V 至 -20 mV 和 ±20 mA 量程范围，每个通道的采样率高达 20 kSps。

除了 EJ 模块（右）和 EL 系列 EtherCAT 端子模块外， MTS 系统还采用了 ELM 系列高精度 EtherCAT 测量端子模块（左）；图示为 MDU 模块中的情况

该紧凑型 I/O 层可按需扩展各类 EL 系列 EtherCAT 端子模块。尤其是用于电力测量的 EL3443 3 通道模拟量输入端子模块（最大 480 V AC/DC，1 A）。它可以用于测量电流电压值，以及有功功率、无功功率和视在功率及电能，同时支持功率因数（cosφ）、频率、总谐波失真（THD）及谐波分析（最高 40 次谐波分析）。在 MTS 系统中，EL3443 实现了对并网发电状态的详细监测。