新能源汽车高压部件低频传导抗扰度测试系统研制

林鼎宏

（福建省产品质量检验研究院，福建福州，350000）

0 引言

2020年，发展新能源汽车已经上升为国家战略，我国新能源汽车产业面临千载难逢的历史机遇。随着新能源汽车自动化程度的不断提高，高压部件的种类、数量在不断增加，电气环境也变得更加恶劣。越来越多的新能源汽车高压部件，例如DC/DC逆变器、电机电控、空调PTC、动力电池等设备，由于输入电压高、电流大，设备与线束之间很容易形成电磁干扰。车上的这些潜在电磁干扰产生的近场高强度的电磁能量耦合到线缆上，通过线缆对敏感的电子电气组件进行干扰，从而造成新能源汽车高压部件性能下降或功能丧失，有的甚至发生起火、爆炸，影响了行车安全，造成安全事故。

目前国内外针对新能源汽车高压部件低频传导抗扰度的测试的研究都不尽相同。国际标准和国家标准，测试方法难规范、统一。国内大部分实验室在进行新能源汽车高压部件低频传导抗扰度试验时，由于软件受制，仅能通过人工手动控制信号发生器、万用表等仪器设备来进行相关试验参数的设定，从而影响了测试的复现性和效率。此外，测试人员需全程在现场手动进行测试和监测，抗扰度测试所处的电磁辐射环境会对测试人员的身体健康产生极大的危害。因此，通过系统集成改造设备，并引进先进的自动化控制技术，搭建一套自动高压低频传导测试系统，可以为车厂监管供应商提供了更加强大的技术支持，并为供应商进行产品出厂诊断、改进产品设计、提高产品质量提供了有力的技术保障。

1 测试系统硬件搭建

将低频信号发生器、功放、隔离变压器、电流探头、万用表、示波器、控制计算机等结合起来形成一套新能源汽车高压部件低频传导抗扰度自动测试系统。系统的整体搭建框图如图1和图2所示。

图1 新能源汽车高压低频传导抗扰度测试系统图

图2 某EUT高压低频传导抗扰度系统搭建图

硬件部分以控制计算机为核心，通过GPIB卡将低频信号发生器、功放、示波器、万用表、隔离变压器、电流探头等分立的仪器设备进行系统集成，实时控制低频信号发生器产生相应电压波形，通过功放和隔离变压器等装置将需要的电压信号叠加在高压直流分量上产生交流纹波，并控制电流探头、万用表表等设备监测产生的纹波与预置波形的偏移量，同步调节信号发生器的输出，稳定纹波的幅值，实现对产品的高压低频传导抗扰度测试。

2 测试系统软件设计

软件上通过GPIB总线控制低频信号发生器，实时采集万用表的电压数据，用USB通信线连接示波器采集电流数据，采用图形化编程语言LabVIEW来控制仪器，实现15Hz～150kHz自动扫频测试。LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是美国国家仪器公司研制开发的图形化编程语言。它的功能包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储等。LabVIEW提供可视化的仪器控件如信号源、示波器等，通过图标和连线来对仪器设备进行控制。软件开发的总体框图如图3。

图3 软件测试框图

测试软件主界面如图4所示。

图4 测试软件主界面图

本文选取某电池包为测试对象，设置如下，测试起止频率：15Hz-20kHz，电池放电状态下的测试电平Vpp为15V），以20%的对数为步进，2s驻留时间，按照要求测试休眠和工作两种状态下的高压低频传导抗扰度，测试30分钟。软件通过信号线发出指令控制低频信号发生器发出信号，由功放放大信号，通过隔离变压器滤除直流干扰信号，得到需要交流信号，在施加到高压直流上对电池包进行干扰，同时软件读取低频信号发生器输出电平和万用表的供电电压，与15V电平进行对比，自动调整低频信号发生器输出电平以满足15V的要求。软件可以显示测试频点、低频信号发生器的输出电平、电压值和电流值。测试过程中，要实时关注各项参数是否正常，监测受测样品的功能状态是否满足抗扰度要求。测试结束后，试验中的各项参数设置以及示波器波形均可保存成图片或文档以供试验复现。

3 结语

本项目开发新能源汽车高压部件低频传导抗扰度自动化测试装置，一方面，为能源汽车企业改进产品设计、提高产品质量提供了有力的技术保障，有利于提高新能源汽车电气设备的可靠性，减少行车事故、确保驾乘人员安全；另一方面，也为我国新能源汽车行业及相关企业制定新能源汽车电子电磁抗干扰要求及测试标准提供强有力的技术支撑，有效应对贸易技术壁垒，对我国新能源汽车行业的发展具有良好的促进作用。