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1　項目背景

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

2　項目介紹

2.1　設備功能介紹

DM5自動測試系統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、驅動輕載測試、驅動重載測試、電機旋變測試、下電測試等。自動測試系統可完成UUT的全自動測試（含自動接拆線、測試程序調用、軟件燒入、測試執行、出廠程序下載校驗、冷卻系統控制等測試工位所有的作業過程）。

2.2　設備構成

絕緣耐壓測試工位和自動功能測試工位之間預留一個被測件的緩存位置，生產線與絕緣耐壓測試工位、自動功能測試工位之間采用統一倍速鏈傳遞。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，也可接受生產線的控制。具體操作如下：

· 生產線傳送帶為穿過測試臺形式，測試臺內部集成倍速鏈，產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部進行相關測試，測試完成后，倍速鏈將被測件傳送至下一個工序。

· 測試臺與生產線可以通過DP總線、網絡、485通信或數字I/O形式進行連接，通過I/O狀態來監控和控制測試臺的狀態。測試臺通過網絡形式和RFID形式與產線數據庫進行數據交互。

· 測試臺可以自動執行或受生產線總體控制，接受訂單形式的控制，測試臺測試自動調用相應的程序進行測試。

· 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，即可及時通知產線操作人員實現夾具的換型。

2.3　設備夾具設計

夾具的結構設計為快換形式，主要考慮用戶可能增加的被測件的類型或功能的擴展。夾具設計時采用銷孔結構，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字I/O編碼模式實現，每個模塊采用4位數字I/O編碼實現，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，測試臺通過標準線纜連接。

如圖1所示。

圖1 夾具的結構設計

被測件隨著托盤進入倍速鏈，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鎖定托盤，并通過RFID讀出托盤上被測件的序列號及數據信息，測試完成后將數據寫入隨行托盤夾具的RFID標簽中。

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。泛華測控自主研發了一套獨立的高壓多路復用開關，規格為1對4，2組，繼電器選型為高壓真空繼電器，最多可實現16個交叉位置點的測試，最大測試電壓可以達到10kV。絕緣耐壓測試機柜的整體布局圖如圖2所示。設備的正面左下角預留擴展連接口，模塊具備交流電源插座、串口、USB及網口外接接口。

圖2 絕緣耐壓測試機柜整體布局圖

系統功能測試臺配備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的旋變轉換板RAIB、PLC控制所有氣缸、指示燈、門鎖。電氣硬件布置在儀器區，操作人員可以從前后門打開進行維修。此外，系統設計冷卻水循環機采用壓縮機制冷，容積設計為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壓縮空氣進入被測件中，關閉主進氣管，利用接近壓力開關檢測通氣回路是否有漏氣現象，來確定冷卻水接頭與被測件接觸是否嚴密，如果嚴密，冷卻管路切換至水冷控制，通冷卻水，進行測試，測試完成后，關閉冷卻水回路，切換至壓縮空氣回來，利用低壓壓縮空氣對被測件進行簡單除水吹除操作。如果不夠嚴密，通過報警燈通知操作人員存在的問題，操作人員也可設置報警的緊急程度和泄漏量的情況。系統功能測試臺電氣連接原理圖如圖3所示。

圖3 系統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的裝置，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。控制器接受電機轉速等信號反饋到儀表，當發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變壓器，旋轉變壓器是目前國內的專業名稱，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。

旋轉變壓器的工作原理和普通變壓器的工作原理相似，區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；而旋轉變壓器的原邊和副邊繞組是隨轉子的角位移發生相對位置的改變，因而其輸出電壓的大小隨轉子角位移而發生變化，輸出繞組的電壓幅值與轉子轉角成正弦、余弦函數關系。旋變就是利用輸出的sin和cos信號來計算轉角的位置，輸出電壓和轉角關系曲線如圖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，但幅值彼此隨轉角分別作正弦和余弦函數變化。本系統采用NI USB-7855R卡來模擬電機控制器的旋變信號。經過驗證，系統的旋變測試精度高，性能參數如表1所示，完全可以滿足目前的需求，達到預期的效果。

圖4 旋變兩相輸出電壓和轉角的關系曲線

表1 系統旋變性能參數

4　項目意義

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

精問彩答

北京中科泛華測控技術有限公司行業銷售總監楊標

自動化博覽：泛華測控在汽車行業提供的產品覆蓋哪些方面？

楊標：泛華測控作為一家電子測試設備解決方案供應商，主要在汽車行業針對汽車傳感器測試、汽車動力系統測試（傳統汽車動力、電動汽車動力）、汽車控制器測試、汽車執行器測試等方面，為零部件及整車廠商提供測試設備。現有的汽車產品設備達到汽車零部件60%的覆蓋率。

自動化博覽：泛華測控在汽車行業的解決方案有什么特別之處？

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

自動化博覽：車聯網是目前的熱門話題，泛華測控如何看待車聯網在中國的發展現狀？在此方面有何舉措？

楊標：2017年，“車聯網與智能汽車測試技術”創新聯盟在長安大學正式成立，這個舉措揭示了車聯網在中國的現狀以及未來發展的可能性。汽車的智能化趨勢是不可逆的，車聯網與智能汽車技術的出現，將人、車、路之間的信息高度共享整合，從而優化道路交通資源。泛華測控雖未直接參與到車聯網的創造，卻成為車聯網蓬勃發展中不可或缺的重要環節。

我們作為一家測試企業，服務的對象主要是汽車零部件和整車廠商。一方面我們的技術根據用戶需求的變化隨之進行相應的調整，另一方面我們也在使測試技術更具智慧，從而指導并幫助客戶實現汽車生產、設計過程中產品的智慧性。為了讓產線測試更具智慧，泛華的“智慧測試”將通過大量的數據統計、更優化的數據分析算法、更強大的故障診斷方法，為尋找影響產品良品率的原因提供決策性依據。

摘自《自動化博覽》6月刊