车载电机控制器绝缘耐压测试系统的设计

肖洁　吕永宾　陈竹　刘壬　谢勇波

摘 要：基于自动化、智能化、平台化等特性开发的绝缘耐压测试系统，在产品质量提升、降本增效、兼容性应用等方面起到了良好作用。

关键词：电机控制器 绝缘耐压 智能化

1 引言

电機控制器是电动汽车的关键部件之一，其绝缘耐压性能直接影响到控制器的设计可靠性与运行安全性，同时影响整车的正常工作[1]。传统的绝缘耐压测试系统一般采取人工操作或半自动方式，在人力成本、测试效率、品质保障等方面存在一定的劣势，包括不同型号控制器的测试兼容。基于上述因素，综合提质增效、自动智能、测试兼容等要求开发的绝缘耐压测试系统则显得极其重要。

2 系统架构组成

系统架构搭建是绝缘耐压测试系统的设计关键。根据控制器的测试需求及智能化、平台化等技术发展趋势，测试系统以控制中心为核心管控单元，同时包含电源管理、环境管控、产品识别、工装调用与连接、绝缘耐压测试、安全预警、数据分析与处理、故障诊断等功能单元，其架构组成框图见图1。

与传统绝缘耐压测试系统相比，该系统既可满足产品的自动装载、拆卸、型号识别、测试、故障诊断及温湿度管控等功能，又可兼容多种型号、不同功能控制器的测试，并对测试数据进行统计分析。同时可完全脱离人工操作，在降本增效、质量提升、平台化应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

一方面采集测试舱内的温湿度参数和产品信息，为测试工装调用及指令输入做铺垫。另一方面采集DUT（Device under Test，此处指电机控制器）的试验电压、绝缘电阻及漏电流等关键指标[3]，以及测试系统的电压、电流，经控制中心分析和处理后，进一步判定DUT的合格与否，同时控制测试程序与系统指令的后续执行及结论输出。

3.2 环境管控单元

主要检测与调节测试舱内的环境温湿度。通过配置小型温湿度控制器，用于实现温湿度的快速调节，同时通过专用探头检测舱内温湿度并反馈至控制中心，从而实现对温湿度的采集与管控。

3.3 产品识别及工装调用&连接单元

产品识别单元通过图像识别、激光测距等方式采集DUT的关键特征信息，同时与存储库内的产品特征进行对比分析，并将识别判定信号反馈回控制中心，进一步协助控制中心启动工装调用功能[4]。

工装调用&连接单元接收到控制指令后，首先启动工装调用功能，并核对接收到的产品信息与即将调用的工装，判定无误后则自动连接工装，同时对连接可靠性进行判断，确保测试程序的正常执行。

3.4 绝缘耐压测试单元

提供DUT测试所需的高压等信号，并通过软件控制进行自动测试[5]，同时采集DUT的耐电压、漏电流、绝缘电阻等检测数据，一方面传递至控制中心进行测试结果的判定，另一方面用于数据存储与打印输出等功能性应用。此单元具有过流、过压、短路等保护措施，避免测试异常导致DUT或系统受损。

3.5 故障诊断单元

用于检测和判定DUT外部接口及内部功能单元的异常。当控制中心检测到DUT故障时，系统自动启用故障诊断功能，同时反馈至工装连接单元，进一步有序控制DUT外部各接口的通断[5]，从而排查和锁定故障部位。

3.6 数据分析与处理单元

此单元包含两大功能。一是测试数据的采集、存储和传输，便于产品的可追溯性跟踪及打印输出等，具体包括产品、调用工装及测试等关键指标。二是对不同型号的测试数据进行统计分析，其中正常测试数据主要为测试的后续优化提供参考作用，异常数据则用于产品设计改进及工艺提升。

3.7 安全预警单元

有效检测高压信号的上电与断电状态，同时预防测试过程中人手、异物等误入，干扰测试或导致人员意外触电。

4 软件控制流程

4.1 控制总流程

软件控制算法主要包含两大部分。一是对关键测试指标的控制与处理，通过采集产品特征、测试参数等信息，分析并判断DUT的性能状态，进一步控制系统的后续运行;二是对测试系统的安全管控，通过检测系统电压、电流等参数，从而判定其工作状态，确保不会因过压、过流等异常而影响系统正常运行[6][7]，控制总流程见图2。

4.2 关键控制子流程

根据产品特性及子流程控制的重要性，工装调用&连接、自动测试及故障诊断为三大关键流程，其中工装调用&连接、自动测试流程分别见图3和图4。

测试平台采集（2～3）个代表性的DUT特征参数，并与存储库中的既有信息进行对比分析，确定DUT与调用工装匹配无误后则执行调用指令，同时检测工装坐标值来控制其后续的连接动作，从而实现DUT与匹配工装的可靠连接。

自动测试因DUT型号及测试要求不同而异。测试流程启动前，系统会再次确认产品信息及工装连接状态，同时调用相应的测试软件。每检测完一个测试项，系统自动判定测试结果，同时确定下一流程的执行动作[7]。

故障诊断应用于绝缘与耐压两个测试环节，主要对DUT异常进行简单判定与针对性排查。通过有序控制各连接点的通断，逐一排查并锁定故障部位。

5 结束语

基于自动智能、测试兼容等特性开发的绝缘耐压测试系统，在实现多型号电机控制器进行绝缘耐压测试的基础上，同时结合硬件电路组成与软件控制算法，不仅满足了测试自动化、诊断智能化、平台兼容化等技术要求[8]，还提升了测试准确性，并起到了降本增效等作用。

参考文献：

[1]肖洁，陈竹，申冬海，等.新能源汽车电控系统功能测试平台的开发[J].客车技术与研究，2021（1）：60-62.

[2]赵廷明，周少武，高 军.智能化多路绝缘耐压自动测试系统的研究[J].自动化仪表，2007（4）：26-28.

[3]李安国，曹文智，马晓波，等.整机绝缘耐压测试中绝缘电阻和耐压漏电流问题[J].电工技术，2011（6）：63-64.

[4]淡林鸿，朱刚，陈喜国.基于DSP的智能绝缘耐压测试仪的研制[J].微机计算机信息，2009（32）：141-143.

[5]贺昌勇，王朝志，王 爽.电动汽车DM5电机控制器自动测试系统概述[J].电子测量技术，2017（11）：241-244.

[6]李俊，周骅，穆杰.多通道绝缘耐压测试系统的软件设计与实现[J].仪表技术，2017（9）：5-7.

[7]葛颖森.电机电气安全性能综合测量与分析系统研制[D].东南大学，2017.

[8]许中原，周烨，穆杰.多通道绝缘耐压测试系统下位机及硬件设计[J].微型机与应用，2017（19）：38-40.