新能源汽車(chē)高壓部件低頻傳導(dǎo)抗擾度測(cè)試系統(tǒng)研制

林鼎宏

（福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院，福建福州，350000）

0 引言

2020年，發(fā)展新能源汽車(chē)已經(jīng)上升為國(guó)家戰(zhàn)略，我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)面臨千載難逢的歷史機(jī)遇。隨著新能源汽車(chē)自動(dòng)化程度的不斷提高，高壓部件的種類(lèi)、數(shù)量在不斷增加，電氣環(huán)境也變得更加惡劣。越來(lái)越多的新能源汽車(chē)高壓部件，例如DC/DC逆變器、電機(jī)電控、空調(diào)PTC、動(dòng)力電池等設(shè)備，由于輸入電壓高、電流大，設(shè)備與線束之間很容易形成電磁干擾。車(chē)上的這些潛在電磁干擾產(chǎn)生的近場(chǎng)高強(qiáng)度的電磁能量耦合到線纜上，通過(guò)線纜對(duì)敏感的電子電氣組件進(jìn)行干擾，從而造成新能源汽車(chē)高壓部件性能下降或功能喪失，有的甚至發(fā)生起火、爆炸，影響了行車(chē)安全，造成安全事故。

目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)新能源汽車(chē)高壓部件低頻傳導(dǎo)抗擾度的測(cè)試的研究都不盡相同。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試方法難規(guī)范、統(tǒng)一。國(guó)內(nèi)大部分實(shí)驗(yàn)室在進(jìn)行新能源汽車(chē)高壓部件低頻傳導(dǎo)抗擾度試驗(yàn)時(shí)，由于軟件受制，僅能通過(guò)人工手動(dòng)控制信號(hào)發(fā)生器、萬(wàn)用表等儀器設(shè)備來(lái)進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)參數(shù)的設(shè)定，從而影響了測(cè)試的復(fù)現(xiàn)性和效率。此外，測(cè)試人員需全程在現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)進(jìn)行測(cè)試和監(jiān)測(cè)，抗擾度測(cè)試所處的電磁輻射環(huán)境會(huì)對(duì)測(cè)試人員的身體健康產(chǎn)生極大的危害。因此，通過(guò)系統(tǒng)集成改造設(shè)備，并引進(jìn)先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)，搭建一套自動(dòng)高壓低頻傳導(dǎo)測(cè)試系統(tǒng)，可以為車(chē)廠監(jiān)管供應(yīng)商提供了更加強(qiáng)大的技術(shù)支持，并為供應(yīng)商進(jìn)行產(chǎn)品出廠診斷、改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、提高產(chǎn)品質(zhì)量提供了有力的技術(shù)保障。

1 測(cè)試系統(tǒng)硬件搭建

將低頻信號(hào)發(fā)生器、功放、隔離變壓器、電流探頭、萬(wàn)用表、示波器、控制計(jì)算機(jī)等結(jié)合起來(lái)形成一套新能源汽車(chē)高壓部件低頻傳導(dǎo)抗擾度自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。系統(tǒng)的整體搭建框圖如圖1和圖2所示。

圖1 新能源汽車(chē)高壓低頻傳導(dǎo)抗擾度測(cè)試系統(tǒng)圖

圖2 某EUT高壓低頻傳導(dǎo)抗擾度系統(tǒng)搭建圖

硬件部分以控制計(jì)算機(jī)為核心，通過(guò)GPIB卡將低頻信號(hào)發(fā)生器、功放、示波器、萬(wàn)用表、隔離變壓器、電流探頭等分立的儀器設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)集成，實(shí)時(shí)控制低頻信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生相應(yīng)電壓波形，通過(guò)功放和隔離變壓器等裝置將需要的電壓信號(hào)疊加在高壓直流分量上產(chǎn)生交流紋波，并控制電流探頭、萬(wàn)用表表等設(shè)備監(jiān)測(cè)產(chǎn)生的紋波與預(yù)置波形的偏移量，同步調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器的輸出，穩(wěn)定紋波的幅值，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的高壓低頻傳導(dǎo)抗擾度測(cè)試。

2 測(cè)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件上通過(guò)GPIB總線控制低頻信號(hào)發(fā)生器，實(shí)時(shí)采集萬(wàn)用表的電壓數(shù)據(jù)，用USB通信線連接示波器采集電流數(shù)據(jù)，采用圖形化編程語(yǔ)言LabVIEW來(lái)控制儀器，實(shí)現(xiàn)15Hz～150kHz自動(dòng)掃頻測(cè)試。LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是美國(guó)國(guó)家儀器公司研制開(kāi)發(fā)的圖形化編程語(yǔ)言。它的功能包括數(shù)據(jù)采集、GPIB、串口控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等。LabVIEW提供可視化的儀器控件如信號(hào)源、示波器等，通過(guò)圖標(biāo)和連線來(lái)對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行控制。軟件開(kāi)發(fā)的總體框圖如圖3。

圖3 軟件測(cè)試框圖

測(cè)試軟件主界面如圖4所示。

圖4 測(cè)試軟件主界面圖

本文選取某電池包為測(cè)試對(duì)象，設(shè)置如下，測(cè)試起止頻率：15Hz-20kHz，電池放電狀態(tài)下的測(cè)試電平Vpp為15V），以20%的對(duì)數(shù)為步進(jìn)，2s駐留時(shí)間，按照要求測(cè)試休眠和工作兩種狀態(tài)下的高壓低頻傳導(dǎo)抗擾度，測(cè)試30分鐘。軟件通過(guò)信號(hào)線發(fā)出指令控制低頻信號(hào)發(fā)生器發(fā)出信號(hào)，由功放放大信號(hào)，通過(guò)隔離變壓器濾除直流干擾信號(hào)，得到需要交流信號(hào)，在施加到高壓直流上對(duì)電池包進(jìn)行干擾，同時(shí)軟件讀取低頻信號(hào)發(fā)生器輸出電平和萬(wàn)用表的供電電壓，與15V電平進(jìn)行對(duì)比，自動(dòng)調(diào)整低頻信號(hào)發(fā)生器輸出電平以滿足15V的要求。軟件可以顯示測(cè)試頻點(diǎn)、低頻信號(hào)發(fā)生器的輸出電平、電壓值和電流值。測(cè)試過(guò)程中，要實(shí)時(shí)關(guān)注各項(xiàng)參數(shù)是否正常，監(jiān)測(cè)受測(cè)樣品的功能狀態(tài)是否滿足抗擾度要求。測(cè)試結(jié)束后，試驗(yàn)中的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置以及示波器波形均可保存成圖片或文檔以供試驗(yàn)復(fù)現(xiàn)。

3 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目開(kāi)發(fā)新能源汽車(chē)高壓部件低頻傳導(dǎo)抗擾度自動(dòng)化測(cè)試裝置，一方面，為能源汽車(chē)企業(yè)改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、提高產(chǎn)品質(zhì)量提供了有力的技術(shù)保障，有利于提高新能源汽車(chē)電氣設(shè)備的可靠性，減少行車(chē)事故、確保駕乘人員安全；另一方面，也為我國(guó)新能源汽車(chē)行業(yè)及相關(guān)企業(yè)制定新能源汽車(chē)電子電磁抗干擾要求及測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，有效應(yīng)對(duì)貿(mào)易技術(shù)壁壘，對(duì)我國(guó)新能源汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展具有良好的促進(jìn)作用。