如何对电动汽车电源控制器实现精确测试
2021-12-24 14:54:45
电动汽车正处于高速发展期，电动汽车电源控制器做为电动汽车重要的部件，电动汽车电源控制器的精确测试至关重要。
特斯拉、宝马等厂家都已开始生产实用型的高性能电动汽车。上海交通大学汽车工程研究院副院长殷承良教授在“2015汽车电子技术创新论坛（AETF）”上提到：“未来汽车的创新将集中于功能和应用的创新，这就带来汽车电子的高速发展。而互联网企业，也开始集中进入汽车行业，并以电动汽车为切入点，这样就绕开了技术难度最高的发动机与变速箱两大件。互联网企业有着雄厚的资金，这必将带来汽车行业的颠覆。”
汽车电驱化发展带来测试方面新的挑战。电动汽车的测试有其特殊性：一是交流、直流、变频驱动、温度、转速、转矩等众多电参量、非电参量需要同步测量；二是除了实验室的分立部件离线测试，也需要整车系统在线测量。这对测试系统提出了非常高的要求。有些公司采用客制化或自行开发的系统，专为某个测试场景而设计，但是这些系统通常缺乏灵活性，难以扩展功能和维护，并且测试系统的整体精度溯源非常困难。这些缺点会导致测试受到阻碍，拖延产品开发过程并且在测试目标发生改变之后，如电机驱动从直流变为交流，从同步变为异步之后，测试系统无法兼容，导致先前投资受损！
一.电动汽车电源控制器测试系统要求
电动汽车电源控制器相当于传统汽车动力控制器，电源控制器由充电模块和电力电子调速模块构成，共同协作实现对电池包的温度控制、充放电控制和对电机的驱动，是电动汽车的核心组件。由于电源控制器的输入输出电量通道数较多，信号波形多样化，而且未来有向变频异步电机发展的趋势，所以测试系统不仅需要良好的可扩展性，而且需要专业的变频电量的计量仪器来确保测试的准确度！
二.传统功率分析仪对电动汽车电源控制器测量的局限性
传统功率分析仪针对的测试对象是正弦波。但是对于电动汽车电源控制器，其要测试的参量，却不是那么简单，至少涉及三个方面：
1、电池包交流充电时输入的工频电量
2、电池包放电输出的直流电量
3、电机驱动器输出的变频电量
目前很多电动汽车电机驱动器输出电量是经过整流的直流电，但随着特斯拉为代表的高性能电动车的发展，采用变频技术驱动的交流电动机所占比重越来越大，被测对象的变化导致了对测试仪器的需求同步变化。
要明确的是，变频电量不仅仅是频率发生了变化那么简单！如频率为50Hz、有效值为100V的PWM波，采用不同仪表，测量结果可在100~1000V甚至更宽的范围内变化！频率测量5%的误差，对于正弦电量的影响一般在0.01%之内，而对变频电量的影响可能达到100%！
传统功率分析仪如日本横河、美国福禄克、泰克、德国ZES等，在面对电动汽车测试时，电压、电流经过信号变送后，转化为适合采集的电参量输入到二次仪器进行AD转换和频率测量。市面上绝大多数示波器及功率分析仪均采用这样的构架，但该构架在应用到变频功率分析仪上至少存在以下两个问题：
一是信号变送、信号传输和信号采集阶段的误差是累积的，系统精度受传感器、传输线缆和采集设备三个阶段的影响，且每个阶段又与被测信号带宽、基波频率、功率因数和外部的电磁干扰、温度等有关，这导致系统精度难以评定。
二是变频测量往往在电磁环境恶劣的工业现场。为尽量减少线缆引入的干扰，一次端传感器与二次仪表的距离需要尽量靠近，导致部署要求高，难度大。就算这样，在实验室校准的仪器实际测量时精度也容易出现偏差。
传统功率分析仪组成及精度分析
所以，若采用传统功率分析仪对电动汽车电源控制器高精度测试需满足以下三个要素：
1、选择系统精度可溯源的测试系统；
2、选择合适的传感器与量程；
3、最大限度减少测试过程中的电磁干扰。
