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新能源电力电子控制器耐久试验台

2024/3/13


测试产品

设备用于测试新能源汽车中核心的能量转换元器件的寿命，包括给电池充电的车载充电机，高低压电池互相能量转换的DC/DC以及驱动电机的电机控制器

车载充电机（OBC）

直流转换器（DC/DC）

电机控制器（PEU）




将充电桩提供的交流电（220VAC）转化为高压直流，为高压电池充电

高压电池和低压电瓶互相转化能量

将高压电池的能量转化给驱动电机，为整车提供动力


寿命试验理论


产品驱动原理

电力电子控制器由中央控制器MCU通过门级驱动电路，控制IGBT阵列逆变器，从而达到驱动电机或能量转换的目的


产品失效机理与考核

电力电子控制器核心功率器件为多个IGBT组成的模组，该元器件的寿命直接决定了产品的寿命。大量试验证明，IGBT主要的失效形式为热失效，即IGBT温度累积的损伤促使产品失效
考核的主要办法是在极端工作温度的条件下，控制器在高负载下工作，使IGBT达到目标的考核温度，并持续足够长的测试时间


试验台工作原理

试验目的

同步精确模拟产品的自然环境、工作条件与电流载荷，在大功率运行条件下，测试各种控制器


样品工作模拟与实现方式

  • 样品环境：所有产品放置在环境温度箱中进行环境模拟，连接线束和冷却水路穿过温度箱壁；
  • 冷却循环：使用冷却液温控机组控制通入样品的冷却水温度和流量；
  • 高压电池：使用高压电源模拟电池放电，高压电子负载模拟电池充电；
  • 电机：使用电抗器作为假负载，模拟电机的特性；
  • 低压电池：电子负载模拟给低压电池充电的过程，电池供电功能由低压电源完成；
  • 控制器指令收发：通过CAN卡进行模拟。


系统集成与安全保障

  • PC为基础的仪器通讯系统、指令分配执行系统、数据采集和记录系统；
  • PLC为辅助的I/O控制和安全控制；
  • 安全继电器组成的紧停系统和硬件保护系统。


测试能力

环境模拟
  • 测试工位：6
  • 环境温度：-40 ~ 150 ℃
  • 升降温速率：15 K/min （空载，全程平均）
  • 冷却水温度：-40 ~ 95 ℃
  • 冷却水流量：1 ~ 15 L/min （每通道）
车载充电机（OBC）
  • 输入电压范围：170 ~ 265 VAC （单相）290 ~ 460 VAC （三相）
  • 最大输入电流（单样品）：40 A
  • 输出电压范围：40 ~ 800 VDC
  • 最大输出功率（单样品）：10.5 kW
  • 输出方式：CC/CV/CR
  • 逆向工作测试：3正向+3逆向测试（需要客户产品配合）
直流转换器（DC/DC）
  • 输入电压范围：20 ~ 1500 VDC
  • 最大输入电流（单样品）：40 A
  • 输出电压范围：5 ~ 54 VDC
  • 最大输出功率（单样品）：5.76 kW
  • 输出方式：CC/CV/CR
电机控制器（PEU）
  • 输入电压范围：20 ~ 1500 VDC
  • 最大输入电流（单样品）：40 A
  • 最大输出电压 （单样品）：750 V RMS
  • 最大输出电流（单样品）：300 A RMS （连续）680 A RMS (持续10s）


核心元件

⚫ 环境模拟


  • 品牌：Espec GFS-800-15
  • 内容积(W*D*H)：1000 * 800 *1000
  • 温度范围：-70 - +180℃；
  • 升降温速率：15K/min （平均空载）
  • 温度波动：±0.3℃;
  • 温度偏差：±1.5℃;
  • 湿度：10 - +40℃，湿度最高75%rh，
  •         +40 – 95℃，湿度98%rh.


       

⚫ 高压电源


  • 品牌：Itech IT6018C-1500-40
  • 数量：6
  • 电压范围：0-1500V DC；
  • 最大电流：40A;
  • 功率：18KW.



     

⚫ 高压电子负载


  • 品牌：Itech IT8332
  • 数量：3
  • 电压范围：0-800V DC；
  • 最大电流：60A;
  • 功率：10.5KW；
  • 放电工作模式：CC/CV/CR/CP;
  • 可测量显示参数： Vdc、Idc、Pdc等.



   

⚫ 低压电子负载


  • 品牌：NGI
  • 数量：3
  • 电压范围：5-54V DC；
  • 电流：480A；
  • 功率：5760W；
  • 工作模式：CC/CV；
  • 可测量显示参数：Vdc、Idc、Pdc等



⚫ 冷水机


  • 品牌：冠亚 KRY系列
  • 试验介质：防冻液；
  • 通道数：1-6通道；
  • 温度范围：-40 – 95 ℃；
  • 温度控制精度：±0.5℃
  • 温度升降温速率：4℃/Min
  • 流量范围：0-90 L/Min.


      

⚫ 交流电源


  • 品牌：涵泉 HQAC22K380V
  • 数量：1
  • 电压范围：290 ~ 460 VAC （三相）；
  • 最大电流：240A;
  • 功率：60KW.


         

⚫ 电抗器


  • 耐压：700 VAC；
  • 电流：300 ARMS （持续电流 ）；
  •                  450 ARMS （峰值电流1min）；
  • 工作频率：0-1300 HZ;
  • 三相电感值：0.25 mH.


         

⚫ 控制系统


  • CAN总线收发通道：6Chs；
  • 工业总线控制数量：18Chs Ethernet;
  • 逻辑与安全控制：PLC Siemens S7-1200
  • 上位机控制系统：IPC + LabView控制程序;



⚫ 数据采集


  • 电流采集：36Chs，精度：0.5% F.S.；
  • 电压采集：24Chs，精度：0.5% F.S.；
  • 温度采集：32Chs，热电偶




功能配置清单


软件构架

开发工具

Labview，测试领域开发软件



模块分布于数据关联

基于耐久试验测试平台开发，各模块共享同一数据与控制总线，共同配合满足所有主流耐久测试需求



状态机与服务器

状态机与服务器的应用，使构架清晰，便于完成额外的功能扩展，提高代码复用率



用户界面

用户管理

MD5加密用户密码保存

实时数据显示

全通道的实时数据，保护上下限值显示界面



设备报警信息

保存记录设备报警，协助调查问题原因



试验序列控制

导入/预览试验曲线，精确控制试验流程




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