車載電機(jī)控制器絕緣耐壓測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

肖潔　呂永賓　陳竹　劉壬　謝勇波

摘 要：基于自動(dòng)化、智能化、平臺(tái)化等特性開發(fā)的絕緣耐壓測試系統(tǒng)，在產(chǎn)品質(zhì)量提升、降本增效、兼容性應(yīng)用等方面起到了良好作用。

關(guān)鍵詞：電機(jī)控制器 絕緣耐壓 智能化

1 引言

電機(jī)控制器是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵部件之一，其絕緣耐壓性能直接影響到控制器的設(shè)計(jì)可靠性與運(yùn)行安全性，同時(shí)影響整車的正常工作[1]。傳統(tǒng)的絕緣耐壓測試系統(tǒng)一般采取人工操作或半自動(dòng)方式，在人力成本、測試效率、品質(zhì)保障等方面存在一定的劣勢，包括不同型號(hào)控制器的測試兼容。基于上述因素，綜合提質(zhì)增效、自動(dòng)智能、測試兼容等要求開發(fā)的絕緣耐壓測試系統(tǒng)則顯得極其重要。

2 系統(tǒng)架構(gòu)組成

系統(tǒng)架構(gòu)搭建是絕緣耐壓測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵。根據(jù)控制器的測試需求及智能化、平臺(tái)化等技術(shù)發(fā)展趨勢，測試系統(tǒng)以控制中心為核心管控單元，同時(shí)包含電源管理、環(huán)境管控、產(chǎn)品識(shí)別、工裝調(diào)用與連接、絕緣耐壓測試、安全預(yù)警、數(shù)據(jù)分析與處理、故障診斷等功能單元，其架構(gòu)組成框圖見圖1。

與傳統(tǒng)絕緣耐壓測試系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)既可滿足產(chǎn)品的自動(dòng)裝載、拆卸、型號(hào)識(shí)別、測試、故障診斷及溫濕度管控等功能，又可兼容多種型號(hào)、不同功能控制器的測試，并對(duì)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。同時(shí)可完全脫離人工操作，在降本增效、質(zhì)量提升、平臺(tái)化應(yīng)用等方面起到了重要作用[2]。

3 硬件工作原理

3.1 控制中心

一方面采集測試艙內(nèi)的溫濕度參數(shù)和產(chǎn)品信息，為測試工裝調(diào)用及指令輸入做鋪墊。另一方面采集DUT（Device under Test，此處指電機(jī)控制器）的試驗(yàn)電壓、絕緣電阻及漏電流等關(guān)鍵指標(biāo)[3]，以及測試系統(tǒng)的電壓、電流，經(jīng)控制中心分析和處理后，進(jìn)一步判定DUT的合格與否，同時(shí)控制測試程序與系統(tǒng)指令的后續(xù)執(zhí)行及結(jié)論輸出。

3.2 環(huán)境管控單元

主要檢測與調(diào)節(jié)測試艙內(nèi)的環(huán)境溫濕度。通過配置小型溫濕度控制器，用于實(shí)現(xiàn)溫濕度的快速調(diào)節(jié)，同時(shí)通過專用探頭檢測艙內(nèi)溫濕度并反饋至控制中心，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度的采集與管控。

3.3 產(chǎn)品識(shí)別及工裝調(diào)用&連接單元

產(chǎn)品識(shí)別單元通過圖像識(shí)別、激光測距等方式采集DUT的關(guān)鍵特征信息，同時(shí)與存儲(chǔ)庫內(nèi)的產(chǎn)品特征進(jìn)行對(duì)比分析，并將識(shí)別判定信號(hào)反饋回控制中心，進(jìn)一步協(xié)助控制中心啟動(dòng)工裝調(diào)用功能[4]。

工裝調(diào)用&連接單元接收到控制指令后，首先啟動(dòng)工裝調(diào)用功能，并核對(duì)接收到的產(chǎn)品信息與即將調(diào)用的工裝，判定無誤后則自動(dòng)連接工裝，同時(shí)對(duì)連接可靠性進(jìn)行判斷，確保測試程序的正常執(zhí)行。

3.4 絕緣耐壓測試單元

提供DUT測試所需的高壓等信號(hào)，并通過軟件控制進(jìn)行自動(dòng)測試[5]，同時(shí)采集DUT的耐電壓、漏電流、絕緣電阻等檢測數(shù)據(jù)，一方面?zhèn)鬟f至控制中心進(jìn)行測試結(jié)果的判定，另一方面用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與打印輸出等功能性應(yīng)用。此單元具有過流、過壓、短路等保護(hù)措施，避免測試異常導(dǎo)致DUT或系統(tǒng)受損。

3.5 故障診斷單元

用于檢測和判定DUT外部接口及內(nèi)部功能單元的異常。當(dāng)控制中心檢測到DUT故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟用故障診斷功能，同時(shí)反饋至工裝連接單元，進(jìn)一步有序控制DUT外部各接口的通斷[5]，從而排查和鎖定故障部位。

3.6 數(shù)據(jù)分析與處理單元

此單元包含兩大功能。一是測試數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和傳輸，便于產(chǎn)品的可追溯性跟蹤及打印輸出等，具體包括產(chǎn)品、調(diào)用工裝及測試等關(guān)鍵指標(biāo)。二是對(duì)不同型號(hào)的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，其中正常測試數(shù)據(jù)主要為測試的后續(xù)優(yōu)化提供參考作用，異常數(shù)據(jù)則用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)改進(jìn)及工藝提升。

3.7 安全預(yù)警單元

有效檢測高壓信號(hào)的上電與斷電狀態(tài)，同時(shí)預(yù)防測試過程中人手、異物等誤入，干擾測試或?qū)е氯藛T意外觸電。

4 軟件控制流程

4.1 控制總流程

軟件控制算法主要包含兩大部分。一是對(duì)關(guān)鍵測試指標(biāo)的控制與處理，通過采集產(chǎn)品特征、測試參數(shù)等信息，分析并判斷DUT的性能狀態(tài)，進(jìn)一步控制系統(tǒng)的后續(xù)運(yùn)行;二是對(duì)測試系統(tǒng)的安全管控，通過檢測系統(tǒng)電壓、電流等參數(shù)，從而判定其工作狀態(tài)，確保不會(huì)因過壓、過流等異常而影響系統(tǒng)正常運(yùn)行[6][7]，控制總流程見圖2。

4.2 關(guān)鍵控制子流程

根據(jù)產(chǎn)品特性及子流程控制的重要性，工裝調(diào)用&連接、自動(dòng)測試及故障診斷為三大關(guān)鍵流程，其中工裝調(diào)用&連接、自動(dòng)測試流程分別見圖3和圖4。

測試平臺(tái)采集（2～3）個(gè)代表性的DUT特征參數(shù)，并與存儲(chǔ)庫中的既有信息進(jìn)行對(duì)比分析，確定DUT與調(diào)用工裝匹配無誤后則執(zhí)行調(diào)用指令，同時(shí)檢測工裝坐標(biāo)值來控制其后續(xù)的連接動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)DUT與匹配工裝的可靠連接。

自動(dòng)測試因DUT型號(hào)及測試要求不同而異。測試流程啟動(dòng)前，系統(tǒng)會(huì)再次確認(rèn)產(chǎn)品信息及工裝連接狀態(tài)，同時(shí)調(diào)用相應(yīng)的測試軟件。每檢測完一個(gè)測試項(xiàng)，系統(tǒng)自動(dòng)判定測試結(jié)果，同時(shí)確定下一流程的執(zhí)行動(dòng)作[7]。

故障診斷應(yīng)用于絕緣與耐壓兩個(gè)測試環(huán)節(jié)，主要對(duì)DUT異常進(jìn)行簡單判定與針對(duì)性排查。通過有序控制各連接點(diǎn)的通斷，逐一排查并鎖定故障部位。

5 結(jié)束語

基于自動(dòng)智能、測試兼容等特性開發(fā)的絕緣耐壓測試系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)多型號(hào)電機(jī)控制器進(jìn)行絕緣耐壓測試的基礎(chǔ)上，同時(shí)結(jié)合硬件電路組成與軟件控制算法，不僅滿足了測試自動(dòng)化、診斷智能化、平臺(tái)兼容化等技術(shù)要求[8]，還提升了測試準(zhǔn)確性，并起到了降本增效等作用。

參考文獻(xiàn)：

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