CN111487546A - 一种电磁干扰模拟测试系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电磁干扰模拟测试系统，包括信号发生单元、控制装置、信号处理单元、金属箱体、内部电源、高压电源和监测单元；信号发生单元与控制装置连接；金属箱体的外壳接地，金属箱体内设置有信号处理单元；信号处理单元与信号发生单元连接；信号处理单元和内部电源均设置在金属板上；金属板接地，信号发生单元、高压电源和监测单元均设置在金属板外；测试时，将待测高压部件放置在金属板上，所述内部电源和监测单元均与待测高压部件连接；所述信号处理单元与待测高压部件之间通过高压直流正极电源线和高压直流负极电源线连接。本发明还公开一种电磁干扰模拟测试方法。通过本系统及方法，实现了对高压电器部件的抗干扰性能力的测试。

Description

一种电磁干扰模拟测试系统及方法
技术领域
本发明涉及汽车的电磁兼容技术领域，尤其涉及一种电磁干扰模拟测试系统及方法。
背景技术
电动汽车装备的电机驱动器、直流变换器和电动压缩机等部件为了保持高能效而工作在开关模式，产生的电源电压和电流脉冲干扰通过共用的电源线传导到待测高压部件电源端口。高压电器部件例如高压电池包，高压电池包的电池管理系统线束复杂，其包含主控制器、从控制器、CAN总线、电流传感器等；接入直流母线端口的电机驱动器、电动压缩机、直流变换器和车载充电机等产生的电压变化和电流脉冲通过直流母线的电池模组电压采集端口、模组温度传感器等线束作用于电池管理系统和电流传感器，若电流传感器和电池管理系统不能承受这些干扰，将导致电池包的电压和电流采集不准，由此计算得出的电池包充电状态不准确，为了验证电池包的抗干扰性能是否满足使用环境的要求，因此急需研发出一种电磁干扰模拟系统及方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于检测高压电池包、电动压缩机、PTC加热器、直流变换器、车载充电机等高压部件的抗干扰性能的电磁干扰模拟测试系统及方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种电磁干扰模拟测试系统，包括：
信号发生单元，用于产生驱动信号；
控制装置，用于控制信号发生单元产生驱动信号，所述控制装置与信号发生单元连接；
信号处理单元，用于将驱动信号调整为电磁干扰信号，所述信号发生单元与信号处理单元连接；
金属箱体，所述金属箱体的外壳接地，所述金属箱体内设置有所述信号处理单元；
内部电源，用于给待测高压部件的内部控制器提供电源；
高压电源，用于对需要供电的待测高压部件提供电源；监测单元，用于检测待测高压部件的功能和性能指标是否符合设计状态；所述信号处理单元和内部电源均设置在金属板上；所述金属板接地，所述信号发生单元、高压电源和监测单元均设置在金属板外；
测试时，将待测高压部件放置在金属板上，所述内部电源和监测单元均与待测高压部件连接；所述信号处理单元与待测高压部件之间通过高压直流电源线连接，且通过高压直流电源线向待测高压部件注入电磁干扰信号。
进一步，所述信号处理单元包括第一负载电容、第一耦合电容、大功率开关管、第一泄放电阻和第一负载电阻；所述金属箱体为负载箱；所述高压直流电源线包括高压直流正极电源线和高压直流负极电源线；
所述信号发生单元的输出端与大功率开关管的栅极连接，所述高压电源的正极端与大功率开关管的漏极连接；所述第一负载电阻的两端分别与大功率开关管的源极和高压电源的负极端连接，所述所述第一负载电容与第一负载电阻并联；所述第一耦合电容的一端与大功率开关管的源极和第一负载电阻之间的连接节点连接，所述第一耦合电容的另一端接地；所述第一泄放电阻与所述第一耦合电容并联，所述第一耦合电容还串联有第一开关；所述高压电源串联有用于控制电源输入第二开关；
测试时，所述大功率开关管的漏极与高压电源的正极端之间的连接节点与待测高压部件的干扰信号输入端通过高压直流正极电源线连接；所述待测高压部件的干扰信号输出端通过高压直流负极电源线与第一负载电阻与高压电源的负极端之间连接节点连接；
待测高压部件为高压电池包或高压直流部件；当待测高压部件为高压电池包时，断开第二开关；当待测高压部件为高压直流部件时，闭合第二开关。
进一步，所述信号处理单元包括第二耦合电容、第二泄放电阻、高压人工电源网络和第一大电流注入钳；所述金属箱体为耦合箱；所述高压直流电源线包括高压直流正极电源线和高压直流负极电源线；
所述第一大电流注入钳包括相互耦合的第一线圈和第二线圈；所述第一线圈的两端均与信号发生单元的输出端连接；所述第二线圈的一端用于与待测高压部件电连接，所述第二线圈的另一端与第二耦合电容的一端连接，所述第二耦合电容的另一端与高压直流负极电源线的一端连接，所述第二泄放电阻与第二耦合电容并联；所述高压电源的正极端通过一高压人工电源网络与第二耦合电容与第二线圈之间的连接节点连接，所述高压电源的负极端通过另一高压人工电源网络与第二耦合电容与高压直流负极电源线的连接节点连接；
测试时，所述第二线圈的一端通过高压直流正极电源线与待测高压部件的干扰信号输入端连接，所述高压直流负极电源线的另一端与待测高压部件的干扰信号输出端连接。
进一步，所述信号处理单元包括第三耦合电容、第三泄放电阻、第四耦合电容、第四泄放电阻、高压人工电源网络和第二大电流注入钳；所述金属箱体为耦合箱；所述高压直流电源线包括高压直流正极电源线和高压直流负极电源线；
所述第二大电流注入钳包括相互耦合的第三线圈和第四线圈；所述第三线圈的两端均与信号发生单元的输出端连接；所述第四线圈的一端与所述第三耦合电容的一端和第四耦合电容的一端连接，所述第四线圈的另一端接地；所述第三泄放电阻与第三耦合电容并联，所述第四泄放电阻与第四耦合电容并联；所述高压电源的正极端通过一高压人工电源网络与第四耦合电容的另一端连接；所述高压电源的负极端通过另一高压人工电源网络与第三耦合电容的另一端连接；
测试时，待测高压部件的干扰信号输入端与第四耦合电容和高压人工电源网络之间的连接节点连接；待测高压部件的干扰信号输出端与第三耦合电容和高压人工电源网络之间的连接节点连接。
进一步，所述信号处理单元包括高压人工电源网络和第三大电流注入钳；所述金属箱体为耦合箱；所述高压直流电源线包括高压直流正极电源线和高压直流负极电源线；
所述第三大电流注入钳包括相互耦合的第五线圈、第六线圈和第七线圈；所述第五线圈的两端均与信号发生单元的输出端连接；所述高压电源的正极端通过一高压人工电源网络与第六线圈的一端连接，所述高压电源的负极端通过另一高压人工电源网络与第七线圈的一端连接；所述第六线圈的另一端与高压直流正极电源线的一端连接；所述第七线圈的另一端与高压直流负极电源线的一端连接；
测试时，待测高压部件的干扰信号输入端与高压直流正极电源线的另一端连接，待测高压部件的干扰信号输出端与高压直流负极电源线的另一端连接。
进一步，所述信号发生单元包括信号发生器和信号放大器；所述控制装置与信号发生器的控制端连接，以控制信号发生器产生信号，所述信号放大器的输入端与信号发生器的输出端连接，以形成驱动信号，所述信号放大器的输出端与信号处理单元连接。
进一步，控制装置和监测单元均为计算机，所述内部电源为蓄电池，所述高压电源为高压电池包或高压电池模拟器。
本发明还提供一种电磁干扰模拟测试方法，利用本发明所述的电磁干扰测试系统，所述方法包括以下步骤：
S1)将待测高压部件放置在金属板上，所述内部电源和监测单元均与待测高压部件连接；所述信号处理单元与待测高压部件之间通过高压直流电源线连接；
S2)当未注入干扰脉冲时，通过监测单元记录当前网络通讯工作参数；将需要检查的电器部件调节到预定的稳定工作状态，并记录其性能表现参数；
S3)当需要持续注入干扰时，将待测高压部件设置到需要测试的工作状态，调节信号发生单元按照标定的信号强度产生的干扰通过共模或者差模的方式注入到高压直流电源线中；
S4)通过检测单元记录待测高压部件在受到高压直流电源线中注入电磁干扰条件下的性能表现参数，对比稳定工作状态下与测试工作状态下记录的性能表现参数，判断其性能表现是否符合设计要求。
进一步，稳定工作状态包括休眠、通电工作但未驱动执行器、通电工作且驱动执行器、通电但处于故障模式。
本发明与现有技术相比较具有以下优点：
本发明的电磁干扰模拟测试系统及方法，具有可模拟高压直流电源线上典型的开关电源产生的脉冲电磁干扰和谐波干扰，可用于检测高压直流电池包、电动压缩机、PTC加热器、直流变换器、车载充电机等高压部件内部模拟信号采集功能、控制电平信号、总线通讯功能的抗干扰性能。
附图说明
图1为本发明电磁干扰模拟测试系统的结构示意图；
图2为本发明具体实施方式一电磁干扰模拟测试系统的结构示意图；
图3为本发明具体实施方式二电磁干扰模拟测试系统的结构示意图；
图4为本发明具体实施方式三电磁干扰模拟测试系统的结构示意图；
图5为本发明具体实施方式四电磁干扰模拟测试系统的结构示意图；
图6为图5中共模方式的高压直流正极电源线与高压直流负极电源线在第三大电流注入钳的设置的结构示意图；
图7为图5中差模方式的高压直流正极电源线与高压直流负极电源线在第三大电流注入钳的设置的结构示意图；
图8为本发明电磁干扰模拟测试方法的流程图。
图中：
1-信号发生单元，11-信号发生器,12-信号放大器；2-信号处理单元，201-第一负载电容，202-第一耦合电容，203-大功率开关管，204-第一泄放电阻,205-第一负载电阻,211-第二耦合电容，212-第二泄放电阻，213-第一大电流注入钳，2131-第一线圈，2132-第二线圈，214-示波器，215-高压差分探头，221-第三耦合电容,222-第三泄放电阻,223-第四耦合电容,224-第四泄放电阻,225-第二大电流注入钳，2251-第三线圈，2252-第四线圈，231-第三大电流注入钳，2311-第五线圈，2312-第六线圈，2313-第七线圈；3-高压电源；4-内部电源；5-金属箱体；6-监测单元；7-待测高压部件；SW1-第一开关；SW2-第二开关；8-控制装置；9-金属板；L1-高压直流正极电源线，L2-高压直流负极电源线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
参见图1所示，本发明实施例公开一种电磁干扰模拟测试系统，包括：
信号发生单元1，用于产生驱动信号；
控制装置8，用于控制信号发生单元产生驱动信号，所述控制装置8与信号发生单元1连接；
信号处理单元2，用于将驱动信号调整为电磁干扰信号，所述信号发生单元1与信号处理单元2连接；
金属箱体5，金属箱体5的外壳接地，金属箱体5内设置有信号处理单元2；
内部电源4，用于给待测高压部件7的内部控制器提供电源；
高压电源3，用于对需要供电的待测高压部件7提供电源；
监测单元6，用于检测待测高压部件7的功能和性能指标是否符合设计状态；所述信号处理单元2和内部电源4均设置在金属板9上；所述金属板9接地，所述信号发生单元1、高压电源3和监测单元6均设置在金属板9外；
测试时，将待测高压部件7放置在金属板9上，所述内部电源4和监测单元6均与待测高压部件7连接；所述信号处理单元2与待测高压部件7之间通过高压直流正极电源线L1和高压直流负极电源线L2连接，且通过高压直流正极电源线L1和高压直流负极电源线L2向待测高压部件7注入电磁干扰信号。将信号处理单元2设置在金属箱体2中，避免了对外部设备或被测零部件低压线束相关电路造成干扰。
在本实施例中，待测高压部件7为高压电池包或高压直流部件。高压直流部件例如为电动压缩机、PTC加热器、直流变换器和车载充电机或其他种类的高压直流部件，并不以此为限。
在本实施例中，还包括测试桌，所述金属板9设置在测试桌上。
在本实施例中，所述待测高压部件7的外壳接地。
在本实施例中，待测高压部件7的外壳和金属箱体的外壳均与金属板9连接，金属板和大地连接。
在本实施例中，所述信号发生单元1包括信号发生器11和信号放大器12；所述控制装置8与信号发生器11的控制端连接，以控制信号发生器11产生信号，所述信号放大器12的输入端与信号发生器11的输出端连接，以形成驱动信号，所述信号放大器12的输出端与信号处理单元2连接。
在本实施例中，控制装置8和监测单元6均为计算机，所述内部电源4为蓄电池，所述高压电源3为高压电池包或高压电池模拟器。
在本实施例中，所述高压直流正极电源线L1和高压直流负极电源线L2为屏蔽电缆，高压直流正极电源线L1和高压直流负极电源线L2的外层是在0.1MHz屏蔽衰减大于60dB的高压直流电源线屏蔽层，屏蔽电缆的屏蔽层的两端分别与待测高压部件7和金属箱体5外壳连接。被测件外壳和负载箱或者耦合箱外壳均和测试桌金属板9连接，金属板9和大地连接。
在本实施例中，高压直流电源线包括高压直流正极电源线L1和高压直流负极电源线L2。
参见图8所示，本发明实施例还公开一种电磁干扰模拟测试方法，利用上述的电磁干扰测试系统，所述方法包括以下步骤：
S1)将待测高压部件7放置在金属板9上，所述内部电源4和监测单元6均与待测高压部件7连接；所述信号处理单元2与待测高压部件7之间通过高压直流电源线连接；
S2)当未注入干扰脉冲时，通过监测单元6记录当前网络通讯工作参数；将需要检查的电器部件调节到预定的稳定工作状态，并记录其性能表现参数；
S3)当需要持续注入干扰时，将待测高压部件7设置到需要测试的工作状态，调节信号发生单元1按照标定的信号强度产生的干扰通过共模或/和差模的方式注入到高压直流电源线中；
S4)通过检测单元6记录待测高压部件7在受到高压直流电源线中注入电磁干扰条件下的性能表现参数，对比稳定工作状态下与测试工作状态下记录的性能表现参数，判断其性能表现是否符合设计要求。
在本实施例中，还包括：根据记录的试验现象和性能参数变化，对比零部件、整车系统设计要求判定是否需要改进；若需要改进，则按照滤波电路设计原则优化滤波电路设计方案，再次以相同强度条件下对比高压直流电器部件抗电源线干扰的性能。
在本实施例中，稳定工作状态包括休眠、通电工作但未驱动执行器、通电工作且驱动执行器、通电但处于故障模式。
实施例一
参见图2所示，所述信号处理单元2包括第一负载电容201、第一耦合电容202、大功率开关管203、第一泄放电阻204和第一负载电阻205；所述金属箱体5为负载箱；所述高压直流电源线包括高压直流正极电源线L1和高压直流负极电源线L2。
所述信号发生单元1的输出端与大功率开关管203的栅极连接，所述高压电源3的正极端与大功率开关管203的漏极连接；所述第一负载电阻205的两端分别与大功率开关管203的源极和高压电源3的负极端连接，所述所述第一负载电容201与第一负载电阻205并联；所述第一耦合电容202的一端与大功率开关管203的源极和第一负载电阻205之间的连接节点连接，所述第一耦合电容202的另一端接地；所述第一泄放电阻204与所述第一耦合电容202并联，所述第一耦合电容202还串联有第一开关SW1；所述高压电源3串联有用于控制电源输入第二开关SW2。
测试时，所述大功率开关管203的漏极与高压电源3的正极端之间的连接节点与待测高压部件7的干扰信号输入端通过高压直流正极电源线L1连接；所述待测高压部件7的干扰信号输出端通过高压直流负极电源线L2与第一负载电阻205与高压电源3的负极端之间连接节点连接。
在本实施例中，信号放大器12的输出端与大功率开关管203的控制端连接。
待测高压部件7为高压电池包或高压直流部件；当待测高压部件7为高压电池包时，断开第二开关SW2；当待测高压部件7为高压直流部件时，闭合第二开关SW2。
所述大功率开关管203、第一负载电阻205、第一负载电容21隔着绝缘体安装在负载箱的金属外壳上以保证散热。
由于待测高压部件7的外壳接地，第一耦合电容202的另一端通过与待测高压部件7的外壳连接以实现接地。
通过控制高压电池包或者高压直流部件电源线上负载电流变化的方式，向高压电池包的高压直流电源线或者高压直流部件的高压电源线注入低频差模或共模电磁干扰，差模或共模方式由开关SW1控制。当被测物是高压电池包时，开关SW2处于断开位置，使得外部电源断开，此时负载电阻和负载电容消耗高压电池包存储的电能，在高压电池包内部正负极之间产生变化的电压，在高压电池包内部电池组之间的大电流电源线上产生突变的电流脉冲，瞬间变化的电流在电池包内部产生突变的磁场，以检验电池包内部的传感器和控制器抗电磁场干扰的能力。当被测物是高压直流部件时，开关SW2处于闭合位置，使得外部电源向高压直流部件供电，此时负载电阻和负载电容消耗的功率会因为蓄电池和线束的压降在被测件端口产生变化的电压，以检验被测件内部控制器和传感器抗电压变化干扰的能力。
控制装置8控制信号发生器11输出的信号经过信号放大器12放大之后驱动大功率开关管203导通，使用第一负载电阻205和第一负载电容21模拟电机驱动器等高压直流用电器的阻抗特性，第一负载电阻205和第一负载电容21的规格型号由所模拟的负载特性和接口电路相关，调整第一负载电阻205和第一负载电容21的参数使得示波器214和高压差分探头215测得的交流分量幅值和在整车上测得电机驱动器工作的时候产生的电磁干扰幅值相同或者略微超过整车实测值。第一开关SW1用于控制第一耦合电容202是否接入测试电路从而决定是否在高压电源线中注入共模干扰。第一泄放电阻204用来消耗掉耦合电容上残余的电荷以防止电击伤害。负载箱通过高压直流正极电源线L1和高压直流负极电源线L2的屏蔽层与待测高压部件7的外壳连接，连接端子是屏蔽同轴电缆接插件。监测单元通过被测件总线监测设备和待测高压部件7连接，内部电源4通过低压电源线和信号线束给待测高压部件内部的控制器供电。
在本实施例中，所有金属板9上的电缆均放在绝缘材料上面，以使得线束和测试桌金属板9之间的寄生电容稳定，且绝缘体可避免避免短路。
信号发生器11在设备控制计算机测试系统软件控制下产生不同占空比的脉冲宽度调制(PWM)信号。信号发生器11产生的信号通过同轴电缆传输到信号放大器12。
信号放大器12将微弱的信号放大到足够驱动大功率开关管203稳定开通和关闭所需的功率等级。信号放大器12输出的功率电平信号通过同轴电缆传输到大功率开关管203的控制引脚。
大功率开关管203在输入信号控制下以PWM信号脉冲宽度和周期进行开关和断开第一负载电阻205和第一负载电容201的电源供电通路。
第一负载电阻205和第一负载电容201模拟电机或其他负载消耗电功率在高压直流正极电源线和高压直流负极电源线上产生脉冲波动的负载，即第一负载电阻205和第一负载电容201用于模拟高压直流正极电源线L1和高压直流负极电源线L2上电磁干扰交流分量。
开关SW1不闭合的时候，第一耦合电容202没有接入电路和低压地之间，此时电路中仅有明显的差模干扰，仅有电路中元器件的寄生电容产生的共模干扰较弱。
开关SW1闭合的时候，第一耦合电容202将负载上的电压波动耦合到高压直流电源线系统和低压地之间，此时电路中既有明显的差模干扰也有明显的共模干扰。
当待测高压部件7是高压电池包时，开关SW2处于断开位置，使得外部电源断开，此时第一负载电阻205和第一负载电容201消耗高压电池包存储的电能，在电池包内部正负极之间产生变化的电压，在电池包内部电池组之间的大电流电源线上产生突变的电流脉冲，瞬间变化的电流在电池包内部产生突变的磁场，以检验电池包内部的传感器和控制器抗电磁场干扰的能力。
当待测高压部件7是高压直流部件时，开关SW2处于闭合位置，使得外部电源向高压直流部件供电，此时第一负载电阻205和第一负载电容201消耗的功率会因为蓄电池和线束的压降在待测高压部件7端口产生变化的电压，以检验被测件内部控制器和传感器抗电压变化干扰的能力。
检测高压电池包时，差模干扰和共模干扰通过负载箱和待测高压电池包之间的高压直流电源线束注入高压电池包内部的各个电池，并通过高压电池包内部传输高压直流电能的网状的铜排将电场和磁场骚扰辐射到电池包内部空间。
实施例二
实施例二与实施例一不同在于：实施例一是通过控制负载电流的方法来模拟电磁干扰交流分量，而本实施例是通过线束容性与感性耦合脉冲的方式来模拟电磁干扰。参见图3所示，所述信号处理单元2包括第二耦合电容211、第二泄放电阻212、高压人工电源网络和第一大电流注入钳213；所述金属箱体5为耦合箱；所述高压直流电源线包括高压直流正极电源线L1和高压直流负极电源线L2。
所述第一大电流注入钳213包括相互耦合的第一线圈2131和第二线圈2132；所述第一线圈2131的两端均与信号发生单元1的输出端连接；所述第二线圈(2132)的一端用于与待测高压部件电连接，所述第二线圈2132的另一端与第二耦合电容211的一端连接，所述第二耦合电容211的另一端与高压直流负极电源线L2的一端连接，所述第二泄放电阻212与第二耦合电容211并联；所述高压电源3的正极端通过一高压人工电源网络与第二耦合电容211与第二线圈2132之间的连接节点连接，所述高压电源3的负极端通过另一高压人工电源网络与第二耦合电容211与高压直流负极电源线L2的连接节点连接；
测试时，所述第二线圈2132的一端通过高压直流正极电源线L1与待测高压部件7的干扰信号输入端连接，所述高压直流负极电源线L2的另一端与待测高压部件7的干扰信号输出端连接。
在本实施例中，第一线圈2131的两端均与信号放大器12的输出端连接。
BCI测试系统的控制装置8控制信号发生器11产生0.1MHz～400MHz符合ISO1452-4要求的调幅(AM)或者连续波(CW)信号，信号放大器12将信号放大并给第一大电流注入钳213激励功率，使得第一大电流注入钳213中的高压直流正极电源线L1和高压直流负极电源线L2通过电磁耦合的方式耦合到调制的高频电磁干扰功率信号，第二耦合电容211连接在高压直流正极电源线L1和负极电源线之间用于建立高压直流电源正极到高压直流电源负极之间交流高频电磁干扰信号的通路，第二泄放电阻212用于保证断开电源后第二耦合电容211存储的能量被消耗掉，不至于导致电击危险。高压电源3通过高压人工电源网络向高压电池包或高压直流部件提供电能。耦合箱采用金属外壳并放置在金属板9上，保证金属外壳和大地连接。耦合箱提供高压人工电源网络、第一大电流注入钳213、第二耦合电容211、第二泄放电阻212及其之间连接的高压直流导线的电磁屏蔽，防止第一大电流注入钳213注入的能量泄漏到空间中，耦合到低压电源线和信号线束影响试验结果的判断。
在本实施例中，信号发生器11在设备控制计算机控制下产生调幅信号或连续波信号。信号放大器12将信号源输入的信号放大，以驱动第一大电流注入钳213。
在本实施例中，高压直流人工电源网络用于稳定线路阻抗。
所述第二耦合电容211、第二泄放电阻212、高压人工电源网络和第一大电流注入钳213隔着绝缘体安装在耦合箱的金属外壳上以保证散热。
在本实施例中，第一大电流注入钳213是通过电磁感性原理工作的，将射频功率耦合到高压直流电源线上，耦合的方式是差模方法。测试系统将正负极之间有电位差的电磁干扰耦合到高压电源线正负极的一条线路中，通过耦合电容在正极和负极之间建立干扰信号交流通路，使得干扰信号从第一大电流注入钳213所在高压直流正极电源线L1传导到被测件部件内部再从高压直流负极负极电源线回到第一大电流注入钳213，以模拟整车高压直流母线正负极之间的脉冲电流波动。当一定强度的干扰信号进入被测件部件内部时，就可以通过判断被测件的工作状态和性能来确定是否受到所注入信号的干扰。
射频功率计在校准系统时接在信号放大器和第一大电流注入钳213之间测量前向功率和后向功率，正式测试时可不用功率计。
第二耦合电容211、第二泄放电阻212、高压人工电源网络和第一大电流注入钳213隔着绝缘体安装在耦合箱箱的金属外壳上以保证散热。
实施例三
实施例三与实施例二不同在于：注入的干扰能量通过第三耦合电容221和第四耦合电容223同时分别耦合到高压直流负极电源线L2和高压直流正极电源线L1中，第三泄放电阻222和第四泄放电阻224避免残余能量造成危险。第三耦合电容221和第四耦合电容223连接在高压直流电源正极和大地之间，流过该两个耦合电容的电磁干扰信号对高压直流用电器电源线来说属于共模电磁干扰。
参见图4所示，所述信号处理单元2包括第三耦合电容221、第三泄放电阻222、第四耦合电容223、第四泄放电阻224、高压人工电源网络和第二大电流注入钳225；所述金属箱体5为耦合箱；所述高压直流电源线包括高压直流正极电源线L1和高压直流负极电源线L2。
所述第二大电流注入钳225包括相互耦合的第三线圈2251和第四线圈2252；所述第三线圈2251的两端均与信号发生单元1的输出端连接；所述第四线圈2252的一端与所述第三耦合电容221的一端和第四耦合电容223的一端连接，所述第四线圈2252的另一端接地；所述第三泄放电阻222与第三耦合电容221并联，所述第四泄放电阻224与第四耦合电容223并联；所述高压电源3的正极端通过一高压人工电源网络与第四耦合电容223的另一端连接；所述高压电源3的负极端通过另一高压人工电源网络与第三耦合电容221的另一端连接。
测试时，待测高压部件7的干扰信号输入端与第四耦合电容223和高压人工电源网络之间的连接节点连接；待测高压部件7的干扰信号输出端与第三耦合电容221和高压人工电源网络之间的连接节点连接。
在本实施例中，第三线圈2251的两端均与信号放大器12的输出端连接。
所述第三耦合电容221、第三泄放电阻222、第四耦合电容223、第四泄放电阻224、高压人工电源网络和第二大电流注入钳225隔着绝缘体安装在耦合箱箱的金属外壳上以保证散热。
实施例四
实施例四与实施例三不同在于：第三大电流注入钳231将能量直接耦合到高压直流正极电源线L1和高压直流负极电源线L2的方式，此方法采用同时将电源正负极放在第三大电流注入钳231中的方式直接将电磁能量耦合到高压直流正极电源线L1和高压直流正极电源线L1之间，而不使用耦合电容。参见图5所示，所述信号处理单元2包括高压人工电源网络和第三大电流注入钳231；所述金属箱体5为耦合箱；所述高压直流电源线包括高压直流正极电源线L1和高压直流负极电源线L2。
所述第三大电流注入钳231包括相互耦合的第五线圈2311、第六线圈2312和第七线圈2313；所述第五线圈2311的两端均与信号发生单元1的输出端连接；所述高压电源3的正极端通过一高压人工电源网络与第六线圈2312的一端连接，所述高压电源3的负极端通过另一高压人工电源网络与第七线圈2313的一端连接；所述第六线圈2312的另一端与高压直流正极电源线L1的一端连接；所述第七线圈2313的另一端与高压直流负极电源线L2的一端连接。
测试时，待测高压部件7的干扰信号输入端与高压直流正极电源线L1的另一端连接，待测高压部件7的干扰信号输出端与高压直流负极电源线L2的另一端连接。；当高压直流正极电源线L1和高压直流负极电源线L2同向放在第三大电流注入钳231之内，耦合的方式是共模方法；当高压直流正极电源线L1和高压直流负极电源线L2以交叉方式反向放在第三大电流注入钳231之内，耦合的方式是差模方法，且这种差模方法耦合到的电压脉冲幅值是共模方法耦合到的幅值两倍。
在本实施例中，第五线圈2311的两端均与信号放大器12的输出端连接。
所述高压人工电源、第五线圈2311、第六线圈2312和第七线圈2313隔着绝缘体安装在耦合箱箱的金属外壳上以保证散热。
实施例二至实施例四是通过耦合电容或者感性耦合钳将共模或差模BCI电磁干扰注入到高压直流电源线中，以验证高压电器部件的抗干扰性能是否满足使用环境的要求。
在本实施例中，大功率开关管203采用大功率硅MOS管、碳化硅MOS管、或者IGBT，开关电流能力大于30A。
在本实施例中，第一负载电阻205的取值范围为50Ω～400Ω。
在本实施例中，第一负载电容21的取值范围为1nF～5nF。
在本实施例中，第一耦合电容202、第二耦合电容211、第三耦合电容221和第四耦合电容223的取值范围为47nF。
在本实施例中，第一泄放电阻204、第二泄放电阻212、第三泄放电阻222和第四泄放电阻224的取值范围为2MΩ～10MΩ。
由于各零部件高压直流母线的差模阻抗和共模阻抗不同、负载阻抗不同，所以负载电容和耦合电容的规格也不相同。
本发明的电磁干扰模拟测试系统及方法，具有可模拟高压直流电源线上典型的开关电源产生的脉冲电磁干扰和谐波干扰，可用于检测高压直流电池包、电动压缩机、PTC加热器、直流变换器、车载充电机等高压部件内部模拟信号采集功能、控制电平信号、总线通讯功能的抗干扰性能。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种电磁干扰模拟测试系统，其特征在于，包括：
信号发生单元(1)，用于产生驱动信号；
控制装置(8)，用于控制信号发生单元(1)产生驱动信号，所述控制装置(8)与信号发生单元(1)连接；
信号处理单元(2)，用于将驱动信号调整为电磁干扰信号，所述信号发生单元(1)与信号处理单元(2)连接；
金属箱体(5)，所述金属箱体(5)的外壳接地，所述金属箱体(5)内设置有所述信号处理单元(2)；
内部电源(4)，用于给待测高压部件(7)的内部控制器提供电源；
高压电源(3)，用于对需要供电的待测高压部件(7)提供电源；
监测单元(6)，用于检测待测高压部件(7)的功能和性能指标是否符合设计状态；所述信号处理单元(2)和内部电源(4)均设置在金属板(9)上；所述金属板(9)接地，所述信号发生单元(1)、高压电源(3)和监测单元(6)均设置在金属板(9)外；
测试时，将待测高压部件(7)放置在金属板(9)上，所述内部电源(4)和监测单元(6)均与待测高压部件(7)连接；所述信号处理单元(2)与待测高压部件(7)之间通过高压直流电源线连接，且通过高压直流电源线向待测高压部件(7)注入电磁干扰信号。
2.根据权利要求1所述的电磁干扰模拟测试系统，其特征在于，所述信号处理单元(2)包括第一负载电容(201)、第一耦合电容(202)、大功率开关管(203)、第一泄放电阻(204)和第一负载电阻(205)；所述金属箱体(5)为负载箱；所述高压直流电源线包括高压直流正极电源线(L1)和高压直流负极电源线(L2)；
所述信号发生单元(1)的输出端与大功率开关管(203)的栅极连接，所述高压电源(3)的正极端与大功率开关管(203)的漏极连接；所述第一负载电阻(205)的两端分别与大功率开关管(203)的源极和高压电源(3)的负极端连接，所述第一负载电容(201)与第一负载电阻(205)并联；所述第一耦合电容(202)的一端与大功率开关管(203)的源极和第一负载电阻(205)之间的连接节点连接，所述第一耦合电容(202)的另一端接地；所述第一泄放电阻(204)与所述第一耦合电容(202)并联，所述第一耦合电容(202)还串联有第一开关(SW1)；所述高压电源(3)串联有用于控制电源输入第二开关(SW2)；
测试时，所述大功率开关管(203)的漏极与高压电源(3)的正极端之间的连接节点与待测高压部件(7)的干扰信号输入端通过高压直流正极电源线(L1)连接；所述待测高压部件(7)的干扰信号输出端通过高压直流负极电源线(L2)与第一负载电阻(205)与高压电源(3)的负极端之间连接节点连接；待测高压部件(7)为高压电池包或高压直流部件；当待测高压部件(7)为高压电池包时，断开第二开关(SW2)；当待测高压部件(7)为高压直流部件时，闭合第二开关(SW2)。
3.根据权利要求1所述的电磁干扰模拟测试系统，其特征在于，所述信号处理单元(2)包括第二耦合电容(211)、第二泄放电阻(212)、高压人工电源网络和第一大电流注入钳(213)；所述金属箱体(5)为耦合箱；所述高压直流电源线包括高压直流正极电源线(L1)和高压直流负极电源线(L2)；
所述第一大电流注入钳(213)包括相互耦合的第一线圈(2131)和第二线圈(2132)；所述第一线圈(2131)的两端均与信号发生单元(1)的输出端连接；所述第二线圈(2132)的一端用于与待测高压部件电连接，所述第二线圈(2132)的另一端与第二耦合电容(211)的一端连接，所述第二耦合电容(211)的另一端与高压直流负极电源线(L2)的一端连接，所述第二泄放电阻(212)与第二耦合电容(211)并联；所述高压电源(3)的正极端通过一高压人工电源网络与第二耦合电容(211)与第二线圈(2132)之间的连接节点连接，所述高压电源(3)的负极端通过另一高压人工电源网络与第二耦合电容(211)与高压直流负极电源线(L2)的连接节点连接；
测试时，所述第二线圈(2132)的一端通过高压直流正极电源线(L1)与待测高压部件(7)的干扰信号输入端连接，所述高压直流负极电源线(L2)的另一端与待测高压部件(7)的干扰信号输出端连接。
4.根据权利要求1所述的电磁干扰模拟测试系统，其特征在于，所述信号处理单元(2)包括第三耦合电容(221)、第三泄放电阻(222)、第四耦合电容(223)、第四泄放电阻(224)、高压人工电源网络和第二大电流注入钳(225)；所述金属箱体为耦合箱；所述高压直流电源线包括高压直流正极电源线(L1)和高压直流负极电源线(L2)；
所述第二大电流注入钳(225)包括相互耦合的第三线圈(2251)和第四线圈(2252)；所述第三线圈(2251)的两端均与信号发生单元(1)的输出端连接；所述第四线圈(2252)的一端与所述第三耦合电容(221)的一端和第四耦合电容(223)的一端连接，所述第四线圈(2252)的另一端接地；所述第三泄放电阻(222)与第三耦合电容(221)并联，所述第四泄放电阻(224)与第四耦合电容(223)并联；所述高压电源(3)的正极端通过一高压人工电源网络与第四耦合电容(223)的另一端连接；所述高压电源(3)的负极端通过另一高压人工电源网络与第三耦合电容(221)的另一端连接；
测试时，待测高压部件(7)的干扰信号输入端与第四耦合电容(223)和高压人工电源网络之间的连接节点连接；待测高压部件(7)的干扰信号输出端与第三耦合电容(221)和高压人工电源网络之间的连接节点连接。
5.根据权利要求1所述的电磁干扰模拟测试系统，其特征在于，所述信号处理单元(2)包括高压人工电源网络和第三大电流注入钳(231)；所述金属箱体(5)为耦合箱；所述高压直流电源线包括高压直流正极电源线(L1)和高压直流负极电源线(L2)；
所述第三大电流注入钳(231)包括相互耦合的第五线圈(2311)、第六线圈(2312)和第七线圈(2313)；所述第五线圈(2311)的两端均与信号发生单元(1)的输出端连接；所述高压电源(3)的正极端通过一高压人工电源网络与第六线圈(2312)的一端连接，所述高压电源(3)的负极端通过另一高压人工电源网络与第七线圈(2313)的一端连接；所述第六线圈(2312)的另一端与高压直流正极电源线(L1)的一端连接；所述第七线圈(2313)的另一端与高压直流负极电源线(L2)的一端连接；
测试时，待测高压部件(7)的干扰信号输入端与高压直流正极电源线(L1)的另一端连接，待测高压部件(7)的干扰信号输出端与高压直流负极电源线(L2)的另一端连接。
6.根据权利要求1至5任一所述的电磁干扰模拟测试系统，其特征在于，所述信号发生单元(1)包括信号发生器(11)和信号放大器(12)；所述控制装置(8)与信号发生器(11)的控制端连接，以控制信号发生器(11)产生信号，所述信号放大器(12)的输入端与信号发生器(11)的输出端连接，以形成驱动信号，所述信号放大器(12)的输出端与信号处理单元(2)连接。
7.根据权利要求6所述的电磁干扰模拟测试系统，其特征在于，控制装置(8)和监测单元(6)均为计算机，所述内部电源(4)为蓄电池，所述高压电源(3)为高压电池包或高压电池模拟器。
8.一种电磁干扰模拟测试方法，其特征在于，利用权利要求1至7任一所述的电磁干扰测试系统，所述方法包括以下步骤：
S1)将待测高压部件(7)放置在金属板(9)上，所述内部电源(4)和监测单元(6)均与待测高压部件(7)连接；所述信号处理单元(2)与待测高压部件(7)之间通过高压直流电源线连接；
S2)当未注入干扰脉冲时，通过监测单元(6)记录当前网络通讯工作参数；将需要检查的电器部件调节到预定的稳定工作状态，并记录其性能表现参数；
S3)当需要持续注入干扰时，将待测高压部件设置到需要测试的工作状态，调节信号发生单元(1)按照标定的信号强度产生的干扰通过共模或者差模的方式注入到高压直流电源线中；
S4)通过检测单元(6)记录待测高压部件(7)在受到高压直流电源线中注入电磁干扰条件下的性能表现参数，对比稳定工作状态下与测试工作状态下记录的性能表现参数，判断其性能表现是否符合设计要求。
9.根据权利要求8所述的电磁干扰模拟测试方法，其特征在于，稳定工作状态包括休眠、通电工作但未驱动执行器、通电工作且驱动执行器、通电但处于故障模式。
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