(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 110333412 A(43)申请公布日 2019.10.15
(21)申请号 201910653725.3(22)申请日 2019.07.19
(71)申请人 深圳市北测标准技术服务有限公司
地址 518100 广东省深圳市宝安区西乡街
道三围奋达高新科技园D栋五楼，E栋一楼(72)发明人 谢玉章 刘小军 莫国延 (74)专利代理机构 北京科家知识产权代理事务
所(普通合伙) 11427
代理人 陈娟(51)Int.Cl.
G01R 31/00(2006.01)
权利要求书2页 说明书5页 附图3页
(54)发明名称
一种新能源汽车电驱动系统电磁兼容测试负载装置及测试系统(57)摘要
本发明公开了一种新能源汽车电驱动系统电磁兼容测试负载装置及测试系统，所述负载装置包括负载电机、负载电机控制器、传动装置、扭矩转速传感器、电源、第一光电信号转换器、第二光电信号转换器、监控装置、直流高压滤波器和屏蔽箱；测试系统包括所述负载装置、电驱动系统、低压人工网络、高压人工网络、高压直流源、直流滤波器、测试桌和电波暗室。所述负载装置可移动，可实现高转速大扭矩，用于大功率电机的电磁兼容测试，避免了从外部引入辐射干扰，且避免负载装置本身对外部测试环境的辐射干扰；另外，所述测试系统从交流电网取电，再通过负载装置将被测电机的机械能转换成电能再并入交流电网，实现了能量的循环利用，降低实验功耗。
CN 110333412 ACN 110333412 A
权 利 要 求 书
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1.一种新能源汽车电驱动系统电磁兼容测试负载装置，其特征在于，包括设置在屏蔽箱内的负载电机、负载电机控制器、直流高压滤波器、传动装置、扭矩转速传感器、电源、第一光电信号转换器、第二光电信号转换器和设置在所述屏蔽箱外的监控装置，所述负载电机为永磁同步电机，用于提供扭矩和转速；所述负载电机控制器与所述负载电机连接，所述直流高压滤波器与所述负载电机控制器连接；所述传动装置用于将被测电机与所述负载电机机械连接；所述扭矩转速传感器串接在所述传动装置与所述负载电机之间，用于实时获取传动轴的扭矩和转速；所述电源给所述负载电机控制器和所述扭矩转速传感器供电；所述第一光电信号转换器一端与所述监控装置连接，另一端通过电机控制信号线与所述负载电机控制器连接，用于将所述监控装置设定的扭矩和转速信息转送至所述负载电机控制器；所述第二光电信号转换器一端与所述监控装置连接，另一端通过传感器信号线与所述扭矩转速传感器连接，用于反馈实际扭矩和转速。
2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电驱动系统电磁兼容测试负载装置，其特征在于，所述传动装置包括传动轴、同步带轮和传动皮带，所述同步带轮分为上下两个，分别与所述传动轴与所述被测电机的转轴连接，两个所述同步带轮通过所述传动皮带连接，所述传动皮带为电磁绝缘材料。
3.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电驱动系统电磁兼容测试负载装置，其特征在于，所述电源为12V锂电池。
4.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电驱动系统电磁兼容测试负载装置，其特征在于，所述负载装置还包括设置于屏蔽箱外的逆变器，所述逆变器通过穿过波导管的第一高压直流屏蔽线与所述直流高压滤波器连接。
5.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电驱动系统电磁兼容测试负载装置，其特征在于，所述负载装置还包括置于屏蔽箱外的冷水箱，所述冷水箱通过冷却水管与所述负载电机和所述负载电机控制器连接，用于降温；所述冷却水管通过所述水管穿孔波导管穿过所述屏蔽箱。
6.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电驱动系统电磁兼容测试负载装置，其特征在于，所述屏蔽箱上方还设有被测电机固定支架。
7.一种新能源汽车电驱动系统电磁兼容测试系统，其特征在于，包括电波暗室和位于所述电波暗室内的如权利要求1-6任一项所述负载装置、电驱动系统、低压人工网络、高压人工网络、高压直流源、直流滤波器、测试桌，所述电驱动系统包括被测电机和电机控制器，所述负载装置和所述测试桌置于所述电波暗室内，所述被测电机固定连接在所述负载电机的所述被测电机固定支架上，所述电机控制器、所述低压人工网络和所述高压人工网络置于所述测试桌上，所述电机控制器连接所述被测电机、所述低压人工网络和所述高压人工网络，所述高压直流源经所述直流滤波器与所述高压人工网络连接，所述电机控制器及所述直流滤波器与所述高压人工网络之间均采用第二高压直流屏蔽线进行连接，所述电机控制器与所述低压人工网络通过低压线连接。
8.根据权利要求7所述的一种新能源汽车电驱动系统电磁兼容测试系统，其特征在于，所述高压直流源与交流电网相接，用于将所述交流电网的交流电转换成直流电。
9.根据权利要求7所述的一种新能源汽车电驱动系统电磁兼容测试系统，其特征在于，所述新能源汽车电驱动系统电磁兼容测试负载装置的所述逆变器与交流电网相连。
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10.根据权利要求7所述的一种新能源汽车电驱动系统电磁兼容测试系统，其特征在于，所述新能源汽车电驱动系统电磁兼容测试负载装置的所述逆变器和所述冷水箱、所述高压直流源、所述直流滤波器置于所述电波暗室外。
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一种新能源汽车电驱动系统电磁兼容测试负载装置及测试
系统
技术领域
[0001]本发明涉及电磁兼容测试技术领域，尤其涉及一种新能源汽车电驱动系统电磁兼容测试负载装置及测试系统。
背景技术
[0002]电驱动汽车作为一种新能源汽车越来越受到市场的追捧，新能源汽车区别于传统车核心的技术是“三电”，即：电驱、电池和电控，作为新能源汽车上的三大电之一的核心零部件——电驱动系统，是影响整车行驶安全的关键零部件，通常采用几百伏高压供电，其工作功率远大于传统汽车中的低压零部件，且电机控制器主回路大多采用高频开关IGBT以实现更好的电机控制性能，另外车上还运用了大量的高功率电力电子设备，它们的电磁兼容问题关乎汽车的安全可靠性。[0003]然而，相对传统燃油车及其零部件已经具备严谨且成熟的检测技术和标准，针对新能源车的“三电”部件的电磁兼容检测技术和标准就还处发展阶段：国际EMC标准CISPR25《车辆、船和内燃机无线电骚扰特性用于保护车载接收机的限值和测量方法》于2016年才将汽车高压部件纳入其中；国内EMC标准GB/T18655于2018年将高压零部件的要求纳入其中；专门针对电驱和电控的标准GB/T36282《电动汽车用驱动电机系统电磁兼容性要求和试验方法》于2018年才发布第一版，并于2019年开始实施，而相关的检测设备和系统一直在完善当中。
[0004]驱动电机系统在进行电磁兼容测试时，需要模拟电机正常工作状态，因此对电机进行负载，目前通常在电波暗室侧壁上打孔，通过传动轴将暗室外的负载电机和暗室内的被测电机相连，两个距离较远，轴心难对准，且对暗室进行改造成本高，另外目前有报道选用磁滞电机作为负载电机，但存在功率小、不可调速等特点，不适用于大功率电机的测试，整个测试过程也存在能耗大，测试成本高等问题。发明内容
[0005]本发明的目的在于提供了一种新能源汽车电驱动系统电磁兼容测试负载装置及测试系统，以解决上述背景技术中提出的问题。[0006]为实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种新能源汽车电驱动系统电磁兼容测试负载装置，包括设置在屏蔽箱内的负载电机、负载电机控制器、直流高压滤波器、传动装置、扭矩转速传感器、电源、第一光电信号转换器、第二光电信号转换器和设置在所述屏蔽箱外的监控装置，所述负载电机为永磁同步电机，用于提供扭矩和转速；所述负载电机控制器与所述负载电机连接，所述直流高压滤波器与所述负载电机控制器连接；所述传动装置用于将被测电机与所述负载电机机械连接；所述扭矩转速传感器串接在所述传动装置与所述负载电机之间，用于实时获取传动轴的扭矩和转速；所述电源给所述负载电机控制器和所述扭矩转速传感器供电；所述第一光电信号转换器一端与所述监控装置连接，另一端
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通过电机控制信号线与所述负载电机控制器连接，用于将所述监控装置设定的扭矩和转速信息转送至所述负载电机控制器；所述第二光电信号转换器一端与所述监控装置连接，另一端通过传感器信号线与所述扭矩转速传感器连接，用于反馈实际扭矩和转速。[0007]优选的，所述传动装置包括传动轴，同步带轮和传动皮带，所述同步带轮分为上下两个，分别与所述传动轴与所述被测电机的转轴连接，两个所述同步带轮通过所述传动皮带连接，所述传动皮带为电磁绝缘材料。[0008]优选的，所述电源为12V锂电池。[0009]优选的，所述负载装置还包括设置于屏蔽箱外的逆变器，所述逆变器通过穿过波导管的第一高压直流屏蔽线与所述直流高压滤波器连接。[0010]优选的，所述负载装置还包括置于屏蔽箱外的冷水箱，所述冷水箱通过冷却水管与所述负载电机和所述负载电机控制器连接，用于降温；所述冷却水管通过所述水管穿孔波导管穿过所述屏蔽箱。[0011]优选的，所述屏蔽箱上方还设有被测电机固定支架。[0012]具体说，通过所述监控装置设定扭矩和转速，经所述第一光电信号转换器，通过所述电机控制信号线将信息转送至所述负载电机控制器，所述负载电机通过调整扭矩和转速为所述被测电机提供扭矩，所述扭矩转速传感器通过所述传感器信号线，将信息传至所述第二光电信号转换器，将信号转换至光信号传至所述屏蔽箱外的所述监控装置，实时获取扭矩和转速，以此来模拟所述被测电机在带载状态下提供一个稳定的扭矩。[0013]相应的，本发明还提供了一种新能源汽车电驱动系统电磁兼容测试系统，包括电波暗室和位于所述电波暗室内的所述负载装置、电驱动系统、低压人工网络、高压人工网络、高压直流源、直流滤波器、测试桌，所述电驱动系统包括被测电机和电机控制器，所述负载装置和所述测试桌置于所述电波暗室内，所述被测电机固定连接在所述负载电机的所述被测电机固定支架上，所述电机控制器、所述低压人工网络和所述高压人工网络置于所述测试桌上，所述电机控制器连接所述被测电机、所述低压人工网络和所述高压人工网络，所述高压直流源经所述直流滤波器与所述高压人工网络连接，所述电机控制器及所述直流滤波器与所述高压人工网络之间均采用第二高压直流屏蔽线进行连接，所述电机控制器与所述低压人工网络通过低压线连接。[0014]优选的，所述高压直流源与交流电网相接，用于将所述交流电网的交流电转换成直流电。
[0015]优选的，所述新能源汽车电驱动系统电磁兼容测试负载装置的所述逆变器与交流电网相连。
[0016]优选的，所述新能源汽车电驱动系统电磁兼容测试负载装置的所述逆变器和所述冷水箱、所述高压直流源、所述直流滤波器置于所述电波暗室外。[0017]测试时，将所述被测电机固定连接在所述负载电机的所述被测电机固定支架上，所述被测电机的转轴与所述负载电机的转轴平行，通过所述负载装置的所述传动装置实现机械连接，所述高压直流源通过连接所述交流电网，将交流电转换成直流电，经过所述高压人工网络为所述被测电机供电，所述负载电机在所述被测电机的带动下，产生交流电，通过所述负载电机控制器，将交流电转换成直流电，直流电通过所述直流高压滤波器滤波后，通过所述波导管穿出所述屏蔽箱，通过所述屏蔽箱外的所述逆变器将直流电转换成380V/
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50Hz的标准交流电并入所述交流电网，实现将所述被测电机的机械能到标准交流电的能量转换以及能量的循环利用。[0018]与现有技术相比，本发明的有益效果在于：[0019]1、本发明提供的负载装置采用永磁同步电机和扭矩转速传感器，可实时获取扭矩和转速并进行调节，可实现高转速大扭矩，用于大功率电机的电磁兼容测试。[0020]2、本发明提供的负载装置可移动，可置于电波暗室内使用，避免了对电波暗室的破壁改造，另外将被测电机固定连接在负载装置的被测电机固定支架上，通过传动装置实现与负载电机的机械连接，克服了被测电机与负载电机距离远、轴心难对准、测试操作难度高的问题。[0021]3、本发明提供的负载装置的所有电气部件均置于屏蔽箱内，避免电气部件对外部的辐射干扰；需通往屏蔽箱外的控制信号和数据信号，通过光电信号转换器，实现电气隔离；需连通外部的直流电，通过滤波器滤波，再通过波导管穿过屏蔽箱，将辐射干扰信号衰减到最小；通过传动皮带，将被测电机的传动轴和负载电机的传动轴实现电气隔离，从而避免了负载电机及其电气部件以传导的方式对外部产生辐射干扰。[0022]4、本发明提供的电磁兼容测试系统从交流电网取电，然后通过负载装置将被测电机的机械能转换成电能再并入交流电网，实现了能量的循环利用，降低实验功耗。附图说明
[0023]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本发明提供的新能源汽车电驱动系统电磁兼容测试负载装置的结构示意图；
[0025]图2为本发明提供的新能源汽车电驱动系统电磁兼容测试系统的结构示意图。[0026]图3为本发明提供的新能源汽车电驱动系统电磁兼容测试负载装置的内部结构示意图。
[0027]图4为本发明提供的新能源汽车电驱动系统电磁兼容测试负载装置的传动装置结构示意图。
具体实施方式
[0028]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0029]参照附图1和图3所示，一种新能源汽车电驱动系统电磁兼容测试负载装置，包括设置在屏蔽箱10内的负载电机1、负载电机控制器2、直流高压滤波器3、传动装置4、扭矩转速传感器5、电源6、第一光电信号转换器7、第二光电信号转换器8和设置在所述屏蔽箱10外的监控装置9。所述负载电机1为永磁同步电机，能通过调节扭矩和转速以满足测试要求，可
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实现高转速大扭矩，用于大功率电机的电磁兼容测试；所述负载电机控制器2与所述负载电机1连接，所述直流高压滤波器3与所述负载电机控制器2连接；所述传动装置4用于将被测电机21与所述负载电机1机械连接；所述扭矩转速传感器5串接在所述传动装置4与所述负载电机1之间，用于实时获取传动轴的扭矩和转速；通过内置在所述屏蔽箱10内的所述电源6给所述负载电机控制器2和所述扭矩转速传感器5供电，避免从外部引入辐射干扰；所述第一光电信号转换器7一端与所述监控装置9连接，另一端通过电机控制信号线11与所述负载电机控制器2连接，用于将所述监控装置9设定的扭矩和转速信息转送至所述负载电机控制器2；所述第二光电信号转换器8一端与所述监控装置9连接，另一端通过传感器信号线12与所述扭矩转速传感器5连接，用于反馈实际扭矩和转速，通往所述屏蔽箱10外的控制信号和数据信号，通过第一光电信号转换器7和第二光电信号转换器8，实现电气隔离。[0030]参照附图4所示，所述传动装置4包括传动轴41，同步带轮42和传动皮带43，所述同步带轮42分为上下两个，分别与所述传动轴41与所述被测电机21转轴连接，两个所述同步带轮42通过所述传动皮带43连接，所述传动皮带43为电磁绝缘材料。通过所述传动皮带43将所述负载电机1及其电系统与外部结构件和空间的电和电磁波有效隔离，实现所述被测电机21的传动轴与所述负载电机1的传动轴之间电气隔离，从而避免了所述负载电机1及其电气部件以传导的方式对外部产生辐射干扰。[0031]参照附图1所示，在本实施例中，所述电源6为12V锂电池。[0032]参照附图1所示，所述负载装置20还包括设置于屏蔽箱10外的逆变器13，所述逆变器13通过穿过波导管14的第一高压直流屏蔽线15与所述直流高压滤波器3连接，将连通外部的直流电，通过所述直流高压滤波器3滤波，再通过所述波导管14穿过所述屏蔽箱10，将辐射干扰信号衰减到最小。[0033]参照附图1所示，所述负载装置20还包括置于屏蔽箱10外的冷水箱16，所述冷水箱16通过冷却水管17与所述负载电机1和所述负载电机控制器2连接，用于降温；所述冷却水管17通过所述水管穿孔波导管18穿过所述屏蔽箱10，将箱体内的干扰信号衰减到极小值，达到电磁兼容测试的实验要求。[0034]参照附图3和图4所示，所述屏蔽箱10上方还设有被测电机固定支架19。[0035]具体说，通过所述监控装置9设定扭矩和转速，经所述第一光电信号转换器7，通过所述电机控制信号线11将信息转送至所述负载电机控制器2，所述负载电机1通过调整扭矩和转速为所述被测电机21提供扭矩，所述扭矩转速传感器5通过所述传感器信号线12，将信息传至所述第二光电信号转换器8，将信号转换至光信号传至所述屏蔽箱10外的所述监控装置9，实时获取扭矩和转速，以此来模拟所述被测电机21在带载状态下提供一个稳定的扭矩。
[0036]参照附图2所示，本发明还提供了一种新能源汽车电驱动系统电磁兼容测试系统，包括电波暗室30和位于所述电波暗室30内的所述负载装置20、电驱动系统、低压人工网络23、高压人工网络24、高压直流源25、直流滤波器26、测试桌27，所述电驱动系统包括被测电机21和电机控制器22，所述负载装置20和所述测试桌27置于所述电波暗室30内，所述被测电机21固定连接在所述负载电机20的所述被测电机固定支架19上，所述电机控制器22、所述低压人工网络23和所述高压人工网络24置于所述测试桌27上，所述电机控制器22连接所述被测电机21、所述低压人工网络23和所述高压人工网络24，所述高压直流源25经所述直
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流滤波器26与所述高压人工网络24连接，所述电机控制器22及所述直流滤波器26与所述高压人工网络24之间均采用第二高压直流屏蔽线28进行连接，所述电机控制器22与所述低压人工网络23通过低压线29连接。[0037]参照附图2所示，所述高压直流源25与交流电网31相接，用于将所述交流电网31的交流电转换成直流电。[0038]参照附图2所示，所述新能源汽车电驱动系统电磁兼容测试负载装置20的所述逆变器13与交流电网31相连。[0039]参照附图2所示，所述新能源汽车电驱动系统电磁兼容测试负载装置20的所述逆变器13和所述冷水箱16、所述高压直流源25、所述直流滤波器26置于所述电波暗室30外。[0040]测试时，将所述被测电机21固定连接在所述负载电机20的所述被测电机固定支架19上，所述被测电机21的转轴与所述负载电机20的转轴平行，通过所述负载装置20的所述传动装置4实现机械连接，所述高压直流源25通过连接所述交流电网31，将交流电转换成直流电，经过所述高压人工网络24为被测电机21供电，所述负载电机20在所述被测电机21的带动下，产生交流电，通过所述负载电机控制器2，将交流电转换成直流电，直流电通过所述直流高压滤波器3滤波后，通过所述波导管14穿出所述屏蔽箱10，通过所述屏蔽箱10外的所述逆变器13将直流电转换成380V/50Hz的标准交流电并入所述交流电网31，实现将所述被测电机21的机械能到标准交流电的能量转换以及能量的循环利用。[0041]尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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