新能源汽車高壓部件低頻傳導抗擾度測試系統研制

林鼎宏

（福建省產品質量檢驗研究院，福建福州，350000）

0 引言

2020年，發展新能源汽車已經上升為國家戰略，我國新能源汽車產業面臨千載難逢的歷史機遇。隨著新能源汽車自動化程度的不斷提高，高壓部件的種類、數量在不斷增加，電氣環境也變得更加惡劣。越來越多的新能源汽車高壓部件，例如DC/DC逆變器、電機電控、空調PTC、動力電池等設備，由于輸入電壓高、電流大，設備與線束之間很容易形成電磁干擾。車上的這些潛在電磁干擾產生的近場高強度的電磁能量耦合到線纜上，通過線纜對敏感的電子電氣組件進行干擾，從而造成新能源汽車高壓部件性能下降或功能喪失，有的甚至發生起火、爆炸，影響了行車安全，造成安全事故。

目前國內外針對新能源汽車高壓部件低頻傳導抗擾度的測試的研究都不盡相同。國際標準和國家標準，測試方法難規范、統一。國內大部分實驗室在進行新能源汽車高壓部件低頻傳導抗擾度試驗時，由于軟件受制，僅能通過人工手動控制信號發生器、萬用表等儀器設備來進行相關試驗參數的設定，從而影響了測試的復現性和效率。此外，測試人員需全程在現場手動進行測試和監測，抗擾度測試所處的電磁輻射環境會對測試人員的身體健康產生極大的危害。因此，通過系統集成改造設備，并引進先進的自動化控制技術，搭建一套自動高壓低頻傳導測試系統，可以為車廠監管供應商提供了更加強大的技術支持，并為供應商進行產品出廠診斷、改進產品設計、提高產品質量提供了有力的技術保障。

1 測試系統硬件搭建

將低頻信號發生器、功放、隔離變壓器、電流探頭、萬用表、示波器、控制計算機等結合起來形成一套新能源汽車高壓部件低頻傳導抗擾度自動測試系統。系統的整體搭建框圖如圖1和圖2所示。

圖1 新能源汽車高壓低頻傳導抗擾度測試系統圖

圖2 某EUT高壓低頻傳導抗擾度系統搭建圖

硬件部分以控制計算機為核心，通過GPIB卡將低頻信號發生器、功放、示波器、萬用表、隔離變壓器、電流探頭等分立的儀器設備進行系統集成，實時控制低頻信號發生器產生相應電壓波形，通過功放和隔離變壓器等裝置將需要的電壓信號疊加在高壓直流分量上產生交流紋波，并控制電流探頭、萬用表表等設備監測產生的紋波與預置波形的偏移量，同步調節信號發生器的輸出，穩定紋波的幅值，實現對產品的高壓低頻傳導抗擾度測試。

2 測試系統軟件設計

軟件上通過GPIB總線控制低頻信號發生器，實時采集萬用表的電壓數據，用USB通信線連接示波器采集電流數據，采用圖形化編程語言LabVIEW來控制儀器，實現15Hz～150kHz自動掃頻測試。LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是美國國家儀器公司研制開發的圖形化編程語言。它的功能包括數據采集、GPIB、串口控制、數據分析、數據顯示及數據存儲等。LabVIEW提供可視化的儀器控件如信號源、示波器等，通過圖標和連線來對儀器設備進行控制。軟件開發的總體框圖如圖3。

圖3 軟件測試框圖

測試軟件主界面如圖4所示。

圖4 測試軟件主界面圖

本文選取某電池包為測試對象，設置如下，測試起止頻率：15Hz-20kHz，電池放電狀態下的測試電平Vpp為15V），以20%的對數為步進，2s駐留時間，按照要求測試休眠和工作兩種狀態下的高壓低頻傳導抗擾度，測試30分鐘。軟件通過信號線發出指令控制低頻信號發生器發出信號，由功放放大信號，通過隔離變壓器濾除直流干擾信號，得到需要交流信號，在施加到高壓直流上對電池包進行干擾，同時軟件讀取低頻信號發生器輸出電平和萬用表的供電電壓，與15V電平進行對比，自動調整低頻信號發生器輸出電平以滿足15V的要求。軟件可以顯示測試頻點、低頻信號發生器的輸出電平、電壓值和電流值。測試過程中，要實時關注各項參數是否正常，監測受測樣品的功能狀態是否滿足抗擾度要求。測試結束后，試驗中的各項參數設置以及示波器波形均可保存成圖片或文檔以供試驗復現。

3 結語

本項目開發新能源汽車高壓部件低頻傳導抗擾度自動化測試裝置，一方面，為能源汽車企業改進產品設計、提高產品質量提供了有力的技術保障，有利于提高新能源汽車電氣設備的可靠性，減少行車事故、確保駕乘人員安全；另一方面，也為我國新能源汽車行業及相關企業制定新能源汽車電子電磁抗干擾要求及測試標準提供強有力的技術支撐，有效應對貿易技術壁壘，對我國新能源汽車行業的發展具有良好的促進作用。