CN112731002A - 双向车载充电机的电磁兼容测试***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及双向车载充电机的电磁兼容测试***及方法，***包括交流输入源、交流电子负载、控制***、低压直流电源和高压直流双向电源；交流输入源与待测件的交流输入端相连，交流电子负载与待测件的交流输出端相连，低压直流电源与待测件的低压端相连，高压直流双向电源与待测件的直流高压输出/输入端相连，控制***与交流输入源、交流电子负载、高压直流双向电源、待测件分别相连，控制交流输入源、交流电子负载与待测件接通与否，设定交流电子负载的负载特性，设定高压直流双向电源的输入、输出特性，控制待测件激活，以及设定其工作模式。本发明能在不同负载条件、不同运行模式下对双向车载充电机的电磁兼容性能进行自动测试。

Description

双向车载充电机的电磁兼容测试***及方法

技术领域

本发明属于双向车载充电机(BOBC，Bidirectional On-Board Charger)测试验证领域，具体涉及一种双向车载充电机的电磁兼容测试***及方法。

背景技术

车载充电机是电动汽车重要的核心零部件，安装在电动汽车内，是一种电能转换装置，可将公共电网的交流电转换成直流电，为电动汽车的动力电池包充电。国内外新能源电动汽车均配备了车载充电机。

随着电动汽车的发展与普及，国家颁布了交流充电机的测试标准“QC/T895-2011电动汽车用传导式车载充电机”，同时根据最新的ISO 16750-1标准“ISO 16750-1：2018Road vehicles-Environmental conditions and testing for electrical andelectronic equipment-Part 1：General”要求，被测样品的运行模式增加了“3.3最大负载运行”，“3.4最小负载运行”，可以看出，业界越来越重视不同负载条件下被测样品的性能表现。

传统车载充电机的电磁兼容测试方法如下，测试件的交流输入端直接接到电网，直流输出端接到固定阻值电阻，如图1所示。

测试的时候，被测件工作在固定模式，交流电网输入通过电源滤波器接到被测件，被测件的输出直接接到某一个固定阻值的电阻负载上，然后再进行被测件在该运行条件下的电磁兼容性能测试，如RE、CE、RI、CI等。如果需要更改运行条件，则需要更改被测件软件、负载等，重新再开始一次。人工操作上比较耗时。

而且，不难看出，上述方法只能测试车载充电机的充电模式，无法测试放电模式下的电磁兼容性能。

随着电动汽车技术的发展，基于V2X(Vehicle to Everything)运用背景下，如V2L(Vehicle to Load)，车辆对外供电，可用于家庭断电或野外露营，V2V(Vehicle ToVehicle)，车与车连接，可用于电动汽车道路救援，V2G(Vehicle-to-grid)，车辆到电网，可用于电网削峰填谷，车载充电机的双向运用趋势越来越明显。

由于双向车载充电机是这几年新开发的车载产品，缺乏有效的测试验证方案。目前双向车载充电机的电磁兼容测试直接沿用了上述传统测试方法。不难看出，对于双向车载充电机而言，上述方法存在如下缺点：

1.只能测试双向车载充电机的充电模式，无法测试放电模式下的电磁兼容性能；

2.测试件输出直接接固定阻值电阻，只能测试固定负载条件下的电磁兼容性能，无法测试不同负载情况；

3.测试件交流输入直接接到交流电网，无保护措施不安全；

4.无法实现双向车载充电机的多种运行模式、多种负载条件下的自动化测试。

发明内容

本发明的发明目的是，提供一种能在不同负载条件、不同运行模式(充电模式、放电模式)下对双向车载充电机的电磁兼容性能进行自动测试的***，本发明还提供一种基于该***的电磁兼容测试方法，从而达到充分验证产品质量和提高测试效率的双重目的。

本发明的电磁兼容测试***技术方案如下：一种双向车载充电机的电磁兼容测试***，包括交流输入源、交流电子负载、控制***、低压直流电源和高压直流双向电源；

所述交流输入源与待测双向车载充电机的交流输入端相连，所述交流电子负载与待测双向车载充电机的交流输出端相连，所述低压直流电源与待测双向车载充电机的低压端相连，所述高压直流双向电源与待测双向车载充电机的直流高压输出/输入端相连，所述控制***与所述交流输入源的输出线路和交流电子负载的输入线路相连，控制所述交流输入源、交流电子负载与待测双向车载充电机接通与否，所述控制***还与所述交流电子负载、高压直流双向电源、待测双向车载充电机分别相连，设定所述交流电子负载的负载特性，设定所述高压直流双向电源的输入、输出特性，控制待测双向车载充电机激活，以及设定其工作模式。

所述低压直流电源采用蓄电池。

所述电磁兼容测试***还包括水冷机，其与待测双向车载充电机的进、出水口通过管路相连。

所述电磁兼容测试***还包括接线盒，所述交流输入源、交流电子负载通过所述接线盒后再与待测双向车载充电机相连，所述控制***与所述接线盒相连，通过控制所述接线盒实现对所述交流输入源、交流电子负载与待测双向车载充电机接通与否的控制；

所述接线盒包括外壳和设置在外壳中的继电器T1和T2，继电器T1包括四组常开触点，分别为W与W’，V与V’，U/L与U/L’，N与N’，G1为其控制信号输入端，继电器T2包括两组与继电器T1存在公共端的常开触点，分别为U/L’与L，N’与N_1，U/L’端与N’端即为两组继电器的公共端，G2为继电器T2的控制信号输入端；

其中端点W、V、U/L、N用于连接所述交流输入源，端点W’、V’、U/L’、N’用于连接待测双向车载充电机，端点L、N_1用于连接交流电子负载。

上述符号W、W’、V、V’、U/L、U/L’、N、N’、L、N_1仅用于区别继电器的不同端点，如W与W’表示继电器T1中受控的一组常开触点的两个端点，V与V’表示继电器T1中受控的另一组常开触点的两个端点，其他符合作用类同。

所述交流输入源为单向或三相AC。本发明中的接线盒兼容这两种输入源。

作为优选方案，所述交流输入源、交流电子负载与所述接线盒间设有电源滤波器，所述高压直流双向电源与待测双向车载充电机之间也设有电源滤波器。

所述控制***与所述接线盒和待测双向车载充电机的连接线路布置在波导管内。

所述冷水机与待测双向车载充电机的连接管路也布置在波导管内。

测试时，所述接线盒、待测双向车载充电机布置在暗室内，所述交流输入源、交流电子负载、高压直流双向电源布置在暗室外，它们分别经过所述电源滤波器滤波隔离后再接入暗室内，所述控制***、冷水机的管线也分别经波导管进行电磁屏蔽后再接入暗室内，上述措施用于避免暗室外部电磁信号进入而影响暗室的背景辐射。

所述控制***设置在暗室外，其包括作为所述接线盒的控制电路的控制盒。本发明将接线盒的控制电路移到暗室外部，做成控制盒，实现被测件的交流输入/输出控制的同时，避免控制电路的电磁辐射影响暗室的背景噪声。

所述继电器的W、V、U/L、N端还分别串联一保险丝，保险丝同样设置在所述控制盒的外壳内。

本发明的电磁兼容测试方法技术方案如下：一种基于上述***的电磁兼容测试方法，其包括如下步骤：

1)充电模式测试步骤；

2)放电模式测试步骤。

所述充电模式测试步骤包括：

1-1)恒流充电模式测试；

1-2)恒压充电模式测试。

所述恒流充电模式测试包括如下步骤：

步骤1a)唤醒被测双向车载充电机，并发送充电模式指令，让被测双向车载充电机进入恒流充电模式并设置充电电流值；

步骤2a)将高压直流双向电源设置为恒流电子负载；

步骤3a)控制交流输入源与被测双向车载充电机连通；

步骤4a)测试被测双向车载充电机在恒流充电模式下的电磁兼容性能。

所述恒压充电模式测试包括如下步骤：

步骤1b)唤醒被测双向车载充电机，并发送充电模式指令，让被测双向车载充电机进入恒压充电模式并设置充电电压值；

步骤2b)将高压直流双向电源设置为恒压电阻负载并设定负载电阻值；

步骤3b)控制交流输入源与被测双向车载充电机连通；

步骤4b)测试被测双向车载充电机在恒压充电模式下的电磁兼容性能。

所述放电模式测试包括如下步骤：

步骤1c)唤醒被测双向车载充电机，并发送放电模式指令，让被测双向车载充电机进入放电模式并设置放电电压为AC220V；

步骤2c)将高压直流双向电源设置为恒压输出并设定输出电压值；

步骤3c)将交流电子负载设置为恒压电阻负载并设定电阻值；

步骤4c)将交流电子负载与被测双向车载充电机连通；

步骤5c)测试被测双向车载充电机在放电模式下的电磁兼容性能。

有益效果：

1)本发明电磁兼容测试***能在不同负载条件、不同运行模式(充电模式、放电模式)下对双向车载充电机的电磁兼容性能进行自动测试，无需中途给样机下电，无需更换样机电源及负载，可节约测试时间，提高测试效率；

2)本发明通过接线盒实现电网交流输入、被测件交流输出的自动化切换，安全可靠，接线盒灵活设计兼容双向车载充电机的三相交流输入和单相交流输入，接线方便可靠，运用范围广；

3)本发明测试***控制信号线、水管用波导管进行电磁屏蔽，避免暗室外部电磁信号进入而影响暗室的背景辐射；交流输入，交流输出，高压直流输入和输出，使用电源滤波器进行滤波隔离；接线盒的控制电路移到暗室外部，做成控制盒，实现被测件的交流输入/输出控制的同时，避免控制电路的电磁辐射影响暗室的背景噪声；本发明基本做到了对暗室内部的背景噪声无影响，能很好地满足暗室的电磁兼容背景辐射指标要求。

4)本发明电磁兼容测试方法对测试件进行了不同负载条件、不同运行模式(充电模式、放电模式)的电磁兼容测试，其中，充电模式测试还包括有恒流充电模式测试和恒压充电模式测试两种，且测试过程设置贴合整车运用中的实际工况，利用本发明测试方法能较为充分地验证产品质量。

附图说明

图1为传统车载充电机电磁兼容测试框图；

图2为本发明较佳实施例的双向车载充电机的电磁兼容测试***在测试时的连接结构示意图；

图3为接线盒内部电气图；

图4为控制盒内部电路的电路原理图；

图5为双向车载充电机的电磁兼容测试方法的流程图；

图6为充电模式测试流程图；

图7为放电模式测试流程图。

具体实施方式

图2为本实施例双向车载充电机的电磁兼容测试***在测试时的连接结构示意图。上图中的双向车载充电机(被测件)低压侧和接线盒由12V蓄电池供电。暗室外部的单相或三相交流电网输入经过电源滤波器滤波，避免电源信号的电磁辐射水平影响暗室背景噪声，然后连接到接线盒的输入端。接线盒的一组高压输出(三相四线或单相二线)接到双向车载充电机的高压输入端，另外一组高压输出(单相二线)经过电源滤波器滤波，接到暗室外部的交流电子负载。双向车载充电机的直流高压输出/输入端经过电源滤波器滤波，接到暗室外部的高压直流双向电源。

冷水机的进、出水口通过管路分别接到双向车载充电机的出、进水口上，在其工作时对其进行冷却降温。且冷水机的水管也外套有波导管，以避免将暗室外部电磁信号带入暗室内。

双向车载充电机的CAN通讯控制线经过波导管屏蔽后，连接到暗室外部CAN卡，转成USB接口连接到测试电脑上。控制盒的控制信号线(G1、G2、Wakeup)经过波导管屏蔽后分别连接到接线盒和被测件上。交流电子负载、高压直流双向电源通过网口接到交换机上，再转接到测试电脑上。本实施例通过CAN和LAN将被测件和外设组网进行控制，通过Wakeup信号唤醒双向车载充电机，实现不同样品运行模式、不同负载情况下的电磁兼容测试。

接线盒的内部电气连接如图3所示，交流高压输入W、V、U/L、N经过保险丝分别接到继电器T1的4个触点上，继电器T1的2个触点(U/L’和N’)接到继电器T2的触点上，G1和G2的为继电器线圈控制端，继电器T1和T2控制逻辑如下：

表1继电器T1、T2控制逻辑表

序号

模式

G1

G2

Wakeup

T1

T2

1

休眠

无效(地)

无效(地)

无效(地)

断开

断开

2

充电

有效(12V)

无效(地)

有效(12V)

吸合

断开

3

放电

无效(地)

有效(12V)

有效(12V)

断开

吸合

从表1中可以看出，当Wakeup为无效(地)时候，被测件为休眠模式；当Wakeup为有效(12V)时候，被测件被唤醒进入正常工作，通过G1、G2的控制，当被测件是充电模式时候，实现三相或单相交流输入接入到被测件的高压交流输入端；当被测见是放电模式时候，实现被测件的高压交流单相输出经过接线盒连接到暗室外部的交流电子负载。

控制盒部分主要是接线盒的控制电路，其内部电路如图4所示，蓄电池12V输入到电源电路和高边驱动电路，电源电路将12V转为5V分别给单片机(MCU)和CAN总线电路供电，单片机的PTB0、PTC0、PTC1管脚连接到高边驱动电路，控制G1、G2、Wakeup的输出电平，单片机的CAN模块(MSCAN)通过CAN总线电路连接到暗室外部的CAN卡，转为USB与测试电脑连接。

控制盒的内部电路的核心芯片选型如下：

单片机芯片：MC9S08DZ128

高边驱动芯片：VNQ5E050K-E

CAN总线芯片：TJA1051T

电源芯片：TLE6389-3GV50。

双向车载充电机的电磁兼容测试方法的流程如图5所示，先进行充电模式下的电磁兼容性能测试，再进行放电模式下的电磁兼容性能测试，即可对双向车载充电机不同工作模式下(整车正常工作涉及到的工况)的电磁兼容性能进行有效的测试验证。

1.充电模式测试：

如图6所示，测试开始时Wakeup输出高电平，唤醒被测件，电脑通过CAN总线发送充电模式指令给被测件，让测试件进入恒流充电并设置充电电流值，通过LAN总线将高压直流双向电源设置为恒流电子负载。然后电脑通过CAN总线控制将控制盒的G1输出高电平，G2输出为地，接线盒实现交流输入连接到被测件上，即可进行被测样品在恒流充电下的电磁兼容性能测试。

测试结束后，通过CAN总线使被测件进入恒压充电并设置充电电压值，再通过LAN总线将高压直流双向电源设置为恒压电阻负载并设定负载电阻值，即可进行被测样品在恒压充电下的电磁兼容性能测试。

2.放电模式测试：

如图7所示，电脑通过CAN总线控制将控制盒的G1、G2均输出为地，接线盒实现断开交流输入。CAN总线发送放电模式指令，被测件进入放电模式并设置放电电压为AC220V，通过LAN总线将高压直流双向电源设置为恒压输出并设定输出电压值，将交流电子负载设置为恒压电阻负载并设定电阻值。然后G1输出为地，G2输出高电平，接线盒实现交流电阻负载接到被测件上，即可进行被测件在放电模式下的电磁兼容性能测试。

本发明双向车载充电机的充电模式和放电模式测试与整车运用中的实际工况贴合，具有较好的代表意义。

本发明能实现不同负载条件、不同工作模式的自动切换，全自动完成电磁兼容性能测试。

本发明通过接线盒实现电网交流输入、被测件交流输出的自动化切换，安全可靠。而且，其灵活设计兼容双向车载充电机的三相交流输入和单相交流输出，接线方便可靠，运用范围更广。

另外，本发明测试***通过如下措施：

(1)CAN总线、控制盒的控制信号，用波导管进行电磁屏蔽，避免暗室外部电磁信号进入而影响暗室的背景辐射；

(2)交流输入，交流输出，高压直流输入和输出，使用电源滤波器进行滤波隔离；

(3)接线盒的控制电路移到暗室外部，做成控制盒，实现被测件的交流输入/输出控制的同时，避免控制电路的电磁辐射影响暗室的背景噪声；

基本做到了对暗室内部的背景噪声无影响，满足暗室的电磁兼容背景辐射指标要求。

Claims (10)

1.一种双向车载充电机的电磁兼容测试***，其特征在于，包括交流输入源、交流电子负载、控制***、低压直流电源和高压直流双向电源；

所述交流输入源与待测双向车载充电机的交流输入端相连，所述交流电子负载与待测双向车载充电机的交流输出端相连，所述低压直流电源与待测双向车载充电机的低压端相连，所述高压直流双向电源与待测双向车载充电机的直流高压输出/输入端相连，所述控制***与所述交流输入源的输出线路和交流电子负载的输入线路相连，控制所述交流输入源、交流电子负载与待测双向车载充电机接通与否，所述控制***还与所述交流电子负载、高压直流双向电源、待测双向车载充电机分别相连，设定所述交流电子负载的负载特性，设定所述高压直流双向电源的输入、输出特性，控制待测双向车载充电机激活，以及设定其工作模式。

2.根据权利要求1所述的电磁兼容测试***，其特征在于，所述电磁兼容测试***还包括水冷机，其与待测双向车载充电机的进、出水口通过管路相连。

3.根据权利要求2所述的电磁兼容测试***，其特征在于，所述电磁兼容测试***还包括接线盒，所述交流输入源、交流电子负载通过所述接线盒后再与待测双向车载充电机相连，所述控制***与所述接线盒相连，通过控制所述接线盒实现对所述交流输入源、交流电子负载与待测双向车载充电机接通与否的控制；

所述接线盒包括外壳和设置在外壳中的继电器T1和T2，继电器T1包括四组常开触点，分别为W与W’，V与V’，U/L与U/L’，N与N’，G1为其控制信号输入端，继电器T2包括两组与继电器T1存在公共端的常开触点，分别为U/L’与L，N’与N_1，U/L’端与N’端即为两组继电器的公共端，G2为继电器T2的控制信号输入端；

其中端点W、V、U/L、N用于连接所述交流输入源，端点W’、V’、U/L’、N’用于连接待测双向车载充电机，端点L、N_1用于连接交流电子负载。

4.根据权利要3所述的电磁兼容测试***，其特征在于，所述交流输入源、交流电子负载与所述接线盒间设有电源滤波器，所述高压直流双向电源与待测双向车载充电机之间也设有电源滤波器；

所述控制***与所述接线盒和待测双向车载充电机的连接线路布置在波导管内；

所述冷水机与待测双向车载充电机的连接管路也布置在波导管内。

5.根据权利要4所述的电磁兼容测试***，其特征在于，所述控制***设置在暗室外，其包括作为所述接线盒的控制电路的控制盒。

6.一种基于权利要求1-5任一所述电磁兼容测试***的电磁兼容测试方法，其特征在于，其包括如下步骤：

1)充电模式测试步骤；

2)放电模式测试步骤。

7.根据权利要6所述的电磁兼容测试方法，其特征在于，所述充电模式测试步骤包括：

1-1)恒流充电模式测试；

1-2)恒压充电模式测试。

8.根据权利要7所述的电磁兼容测试方法，其特征在于，所述恒流充电模式测试包括如下步骤：

步骤1a)唤醒被测双向车载充电机，并发送充电模式指令，让被测双向车载充电机进入恒流充电模式并设置充电电流值；

步骤2a)将高压直流双向电源设置为恒流电子负载；

步骤3a)控制交流输入源与被测双向车载充电机连通；

步骤4a)测试被测双向车载充电机在恒流充电模式下的电磁兼容性能。

9.根据权利要7所述的电磁兼容测试方法，其特征在于，所述恒压充电模式测试包括如下步骤：

步骤1b)唤醒被测双向车载充电机，并发送充电模式指令，让被测双向车载充电机进入恒压充电模式并设置充电电压值；

步骤2b)将高压直流双向电源设置为恒压电阻负载并设定负载电阻值；

步骤3b)控制交流输入源与被测双向车载充电机连通；

步骤4b)测试被测双向车载充电机在恒压充电模式下的电磁兼容性能。

10.根据权利要6所述的电磁兼容测试方法，其特征在于，所述放电模式测试包括如下步骤：

步骤1c)唤醒被测双向车载充电机，并发送放电模式指令，让被测双向车载充电机进入放电模式并设置放电电压为AC220V；

步骤2c)将高压直流双向电源设置为恒压输出并设定输出电压值；

步骤3c)将交流电子负载设置为恒压电阻负载并设定电阻值；

步骤4c)将交流电子负载与被测双向车载充电机连通；

步骤5c)测试被测双向车载充电机在放电模式下的电磁兼容性能。

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