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1　項目背景

近年來電動汽車處于高速發(fā)展階段，電機控制器是電動汽車的主要部件，在電動汽車整車系統(tǒng)中起著非常重要的作用。電動汽車電機控制器的測試至關(guān)重要，由北京中科泛華測控技術(shù)有限公司（以下簡稱泛華測控）設(shè)計的電動汽車DM5電機控制器自動測試系統(tǒng)基于“柔性測試”技術(shù)，可實現(xiàn)被測件自動傳輸，系統(tǒng)電路、氣路和水路接口與被測件自動對接，支持多種型號及規(guī)格的被測產(chǎn)品，實現(xiàn)全過程自動化，同時具備完善的產(chǎn)線流程控制及工廠數(shù)據(jù)管理功能。此系統(tǒng)適用于電動汽車控制器生產(chǎn)領(lǐng)域的評估、分析及測試。

2　項目介紹

2.1　設(shè)備功能介紹

DM5自動測試系統(tǒng)包括絕緣耐壓自動測試臺和自動功能測試臺兩部分，絕緣耐壓自動測試臺主要測試DM5控制器的絕緣耐壓性能；自動功能測試臺主要測試電機控制器的低壓上電測試、高壓上電測試、毛刺電流測試、驅(qū)動輕載測試、驅(qū)動重載測試、電機旋變測試、下電測試等。自動測試系統(tǒng)可完成UUT的全自動測試（含自動接拆線、測試程序調(diào)用、軟件燒入、測試執(zhí)行、出廠程序下載校驗、冷卻系統(tǒng)控制等測試工位所有的作業(yè)過程）。

2.2　設(shè)備構(gòu)成

絕緣耐壓測試工位和自動功能測試工位之間預(yù)留一個被測件的緩存位置，生產(chǎn)線與絕緣耐壓測試工位、自動功能測試工位之間采用統(tǒng)一倍速鏈傳遞。絕緣耐壓測試工位、自動功能測試工位既可作為獨立測試工位獨立運行，也可接受生產(chǎn)線的控制。具體操作如下：

· 生產(chǎn)線傳送帶為穿過測試臺形式，測試臺內(nèi)部集成倍速鏈，產(chǎn)線傳送帶將被測件傳送至測試臺倍速鏈，倍速鏈將被測件送入測試臺內(nèi)部進(jìn)行相關(guān)測試，測試完成后，倍速鏈將被測件傳送至下一個工序。

· 測試臺與生產(chǎn)線可以通過DP總線、網(wǎng)絡(luò)、485通信或數(shù)字I/O形式進(jìn)行連接，通過I/O狀態(tài)來監(jiān)控和控制測試臺的狀態(tài)。測試臺通過網(wǎng)絡(luò)形式和RFID形式與產(chǎn)線數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

· 測試臺可以自動執(zhí)行或受生產(chǎn)線總體控制，接受訂單形式的控制，測試臺測試自動調(diào)用相應(yīng)的程序進(jìn)行測試。

· 測試臺可以感知測試臺具備的測試接口模塊是否與選擇的測試程序序列一致，如果不一致，即可及時通知產(chǎn)線操作人員實現(xiàn)夾具的換型。

2.3　設(shè)備夾具設(shè)計

夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計為快換形式，主要考慮用戶可能增加的被測件的類型或功能的擴展。夾具設(shè)計時采用銷孔結(jié)構(gòu)，保證更換時精確定位，所有支持換型的夾具模塊均帶有辨識模塊，基本的辨識模塊采用數(shù)字I/O編碼模式實現(xiàn)，每個模塊采用4位數(shù)字I/O編碼實現(xiàn)，支持做多種模塊的更換，模塊上面的辨識模塊采用DB9連接器母頭實現(xiàn)，測試臺通過標(biāo)準(zhǔn)線纜連接。

如圖1所示。

圖1 夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計

被測件隨著托盤進(jìn)入倍速鏈，倍速鏈通過底部阻擋器阻擋流過托盤，在測試位置通過光電傳感器感知托盤的存在，通過限位及定位機構(gòu)鎖定托盤，并通過RFID讀出托盤上被測件的序列號及數(shù)據(jù)信息，測試完成后將數(shù)據(jù)寫入隨行托盤夾具的RFID標(biāo)簽中。

測試過程通過氣缸將高壓、低壓及外殼等測點與被測件相連。測試過程通過高壓矩陣切換實現(xiàn)高壓+殼體與低壓點之間，低壓+殼體與高壓點之間的耐壓和絕緣測試。

3　項目實施情況

3.1　電氣設(shè)計

針對電機控制器的絕緣耐壓測試，選用高精度的交/直流耐壓測試，絕緣電阻測試儀。泛華測控自主研發(fā)了一套獨立的高壓多路復(fù)用開關(guān)，規(guī)格為1對4，2組，繼電器選型為高壓真空繼電器，最多可實現(xiàn)16個交叉位置點的測試，最大測試電壓可以達(dá)到10kV。絕緣耐壓測試機柜的整體布局圖如圖2所示。設(shè)備的正面左下角預(yù)留擴展連接口，模塊具備交流電源插座、串口、USB及網(wǎng)口外接接口。

圖2 絕緣耐壓測試機柜整體布局圖

系統(tǒng)功能測試臺配備F P G A 卡、C A N 卡、CANScope綜合分析儀、GPIB卡、功率分析儀、程控電源，以及泛華測控自主研發(fā)的旋變轉(zhuǎn)換板RAIB、PLC控制所有氣缸、指示燈、門鎖。電氣硬件布置在儀器區(qū)，操作人員可以從前后門打開進(jìn)行維修。此外，系統(tǒng)設(shè)計冷卻水循環(huán)機采用壓縮機制冷，容積設(shè)計為10升。測試時，測試回路連接冷卻水接頭與被測件，通過電磁閥控制0.15MPa壓縮空氣進(jìn)入被測件中，關(guān)閉主進(jìn)氣管，利用接近壓力開關(guān)檢測通氣回路是否有漏氣現(xiàn)象，來確定冷卻水接頭與被測件接觸是否嚴(yán)密，如果嚴(yán)密，冷卻管路切換至水冷控制，通冷卻水，進(jìn)行測試，測試完成后，關(guān)閉冷卻水回路，切換至壓縮空氣回來，利用低壓壓縮空氣對被測件進(jìn)行簡單除水吹除操作。如果不夠嚴(yán)密，通過報警燈通知操作人員存在的問題，操作人員也可設(shè)置報警的緊急程度和泄漏量的情況。系統(tǒng)功能測試臺電氣連接原理圖如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)功能測試臺電氣連接原理圖

3.2　旋變測試

電機控制器是控制主牽引電源與電機之間能量傳輸?shù)难b置，它由逆變器和控制器兩部分組成。逆變器接收電池輸送過來的直流電電能，逆變成三相交流電給汽車電機提供電源。控制器接受電機轉(zhuǎn)速等信號反饋到儀表，當(dāng)發(fā)生制動或者加速行為時，控制器控制變頻器頻率的升降，從而達(dá)到加速或者減速的目的。

電動汽車中所用的位置，速度傳感器都是旋轉(zhuǎn)變壓器，旋轉(zhuǎn)變壓器是目前國內(nèi)的專業(yè)名稱，簡稱“旋變”，有人把它稱作為“解算器”或“分解器”。其目前主要用于角度位置伺服控制系統(tǒng)中，旋變信號也是電機控制器的一個非常重要的測試信號。

旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理和普通變壓器的工作原理相似，區(qū)別在于普通變壓器的原邊、副邊繞組是相對固定的，所以輸出電壓和輸入電壓之比是常數(shù)；而旋轉(zhuǎn)變壓器的原邊和副邊繞組是隨轉(zhuǎn)子的角位移發(fā)生相對位置的改變，因而其輸出電壓的大小隨轉(zhuǎn)子角位移而發(fā)生變化，輸出繞組的電壓幅值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正弦、余弦函數(shù)關(guān)系。旋變就是利用輸出的sin和cos信號來計算轉(zhuǎn)角的位置，輸出電壓和轉(zhuǎn)角關(guān)系曲線如圖4所示。勵磁方和輸出方的電壓是同頻率的，但存在著相位差，正弦相和余弦相在電的時間相位上是同相的，但幅值彼此隨轉(zhuǎn)角分別作正弦和余弦函數(shù)變化。本系統(tǒng)采用NI USB-7855R卡來模擬電機控制器的旋變信號。經(jīng)過驗證，系統(tǒng)的旋變測試精度高，性能參數(shù)如表1所示，完全可以滿足目前的需求，達(dá)到預(yù)期的效果。

圖4 旋變兩相輸出電壓和轉(zhuǎn)角的關(guān)系曲線

表1 系統(tǒng)旋變性能參數(shù)

4　項目意義

本系統(tǒng)支持多品種測試，快速更換夾具，而且夾具具備辨識功能，換型方便快速，采用標(biāo)準(zhǔn)連接器設(shè)計，擴展性好，可與生產(chǎn)流水線整線對接，實現(xiàn)UUT全自動測試，可以作為電動汽車電機控制器測試的標(biāo)準(zhǔn)化解決方案，具有較高的行業(yè)適應(yīng)性與推廣性。泛華測控在產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計開發(fā)、生產(chǎn)過程中充分發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)化工作的作用，確保產(chǎn)品在各階段的工作質(zhì)量，以縮短研制周期，降低全過程費用，提高產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化水平和穩(wěn)定性。

精問彩答

北京中科泛華測控技術(shù)有限公司行業(yè)銷售總監(jiān)楊標(biāo)

自動化博覽：泛華測控在汽車行業(yè)提供的產(chǎn)品覆蓋哪些方面？

楊標(biāo)：泛華測控作為一家電子測試設(shè)備解決方案供應(yīng)商，主要在汽車行業(yè)針對汽車傳感器測試、汽車動力系統(tǒng)測試（傳統(tǒng)汽車動力、電動汽車動力）、汽車控制器測試、汽車執(zhí)行器測試等方面，為零部件及整車廠商提供測試設(shè)備。現(xiàn)有的汽車產(chǎn)品設(shè)備達(dá)到汽車零部件60%的覆蓋率。

自動化博覽：泛華測控在汽車行業(yè)的解決方案有什么特別之處？

楊標(biāo)：泛華測控扎根測試行業(yè)20年，不僅擁有豐富的測試經(jīng)驗，而且憑借長期服務(wù)于眾多國內(nèi)外一流的零部件及整車廠商，對汽車行業(yè)的技術(shù)需求、市場的前沿發(fā)展、上下游的生態(tài)狀況均有充分理解。同時，泛華測控結(jié)合豐富的測試技術(shù)與自動化領(lǐng)域經(jīng)驗，研發(fā)出多款自動化程度要求頗高的測試系統(tǒng)，如輪速位置傳感器測試系統(tǒng)、汽車點火線圈自動測試系統(tǒng)、電動汽車電機控制器測試系統(tǒng)、防夾電機生產(chǎn)線測試系統(tǒng)、手制動閥干式密封測試系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)也可作為重要設(shè)備用于汽車生產(chǎn)線。

自動化博覽：車聯(lián)網(wǎng)是目前的熱門話題，泛華測控如何看待車聯(lián)網(wǎng)在中國的發(fā)展現(xiàn)狀？在此方面有何舉措？

楊標(biāo)：2017年，“車聯(lián)網(wǎng)與智能汽車測試技術(shù)”創(chuàng)新聯(lián)盟在長安大學(xué)正式成立，這個舉措揭示了車聯(lián)網(wǎng)在中國的現(xiàn)狀以及未來發(fā)展的可能性。汽車的智能化趨勢是不可逆的，車聯(lián)網(wǎng)與智能汽車技術(shù)的出現(xiàn)，將人、車、路之間的信息高度共享整合，從而優(yōu)化道路交通資源。泛華測控雖未直接參與到車聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)造，卻成為車聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展中不可或缺的重要環(huán)節(jié)。

我們作為一家測試企業(yè)，服務(wù)的對象主要是汽車零部件和整車廠商。一方面我們的技術(shù)根據(jù)用戶需求的變化隨之進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，另一方面我們也在使測試技術(shù)更具智慧，從而指導(dǎo)并幫助客戶實現(xiàn)汽車生產(chǎn)、設(shè)計過程中產(chǎn)品的智慧性。為了讓產(chǎn)線測試更具智慧，泛華的“智慧測試”將通過大量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計、更優(yōu)化的數(shù)據(jù)分析算法、更強大的故障診斷方法，為尋找影響產(chǎn)品良品率的原因提供決策性依據(jù)。

摘自《自動化博覽》6月刊