隨著電池成組技藝和底盤一體化技藝的進(jìn)行，包括電池包在內(nèi)的高壓零部件（尤其是800V平臺）發(fā)展電功能測試變得越來越要緊，常見準(zhǔn)則如LV 123、VW 80300、ISO 7637-4、ISO 21498-2等均可利用于能源電池及其體系的測試。

另外，源于全車集成的布線工藝、高低壓耦合和繁雜的寄生參數(shù)的作用，仍可能產(chǎn)生體系性功效失效和慘重故障，例如高壓紋波噪聲過大、電源網(wǎng)站振蕩、操控器沒有辦法尋常事業(yè)等，排障變得極為難題。

2022年11月17日，由蓋世車子主持，上海虹橋世界中央商務(wù)區(qū)管委會、上海閔行區(qū)國民政府指導(dǎo)，上海南虹橋投資開發(fā)（團(tuán)體）局限企業(yè)協(xié)辦的2022第二屆車子能源電池論壇上，北京東方中科集成科技股份局限企業(yè)市場拓展經(jīng)理張芳杰發(fā)展了題為《能源電池包高壓動態(tài)電功能的挑戰(zhàn)與測試解決方案》的演講。

張芳杰｜北京東方中科集成科技股份局限企業(yè) 市場拓展經(jīng)理

電功能測試自身不特別，可是源于新的智能化底盤、滑板底盤、電池集成、碳化硅開關(guān)、升壓充電等高壓技藝的進(jìn)行趨向下，電池包動態(tài)電功能的測試正面對好多新的挑戰(zhàn)。東方中科公布一套最新紋波體系可用于能源電池包和全車的高壓動態(tài)電功能測試的解決方案：

經(jīng)過在低頻段輸出更多電流，以及在高頻段給到很大的協(xié)助電壓，以確保全個測試請求的合規(guī)性。既可針對直流母線上的紋波噪聲頻帶及幅度發(fā)展測試整改，又可針對用電網(wǎng)站的動態(tài)阻抗發(fā)展剖析改進(jìn)，有用地解決高壓電池包和滑板底盤的測試?yán)щy，能夠滿足各式測試情景要求。

相片來自：東方中科

高壓電功能的測試范疇包括了全部高壓元器件，也便是與能源電池包相接連的設(shè)施，如：1、電動機(jī)及操控器；2、DC-DC切換器/車載充電機(jī)OBC；3、車載逆變器/升壓充電模塊；4、高壓空調(diào)/熱體系或熱泵；5、全部儲能設(shè)施（包涵能源電池包）；6、變速箱；7、PDU/線束/電纜；8、混動體系；9、滑板底盤/線控底盤。

依照日前產(chǎn)業(yè)內(nèi)盛行的LV 123準(zhǔn)則，即大眾團(tuán)體準(zhǔn)則，也是最早將全個高壓電池包以及平臺歸入此中的準(zhǔn)則，國家內(nèi)部的主機(jī)廠好多也在引用這一套準(zhǔn)則。LV123準(zhǔn)則的第7節(jié)“電氣特性和高壓平安請求”中相關(guān)高壓組件的電氣特性和電氣平安請求，以及第8節(jié)“單個高壓部件的附帶請求”對高壓部件的請求，并詳細(xì)劃定了PV測試和合規(guī)性測試的階段性電功能認(rèn)證請求，曾經(jīng)掩蓋了研發(fā)、測試、上車的不同階段。

相片來自：東方中科

挑戰(zhàn)一：高壓直流電源的電壓浮動斜率請求更高。依照LV 123的準(zhǔn)則請求，先看高壓器件的事業(yè)狀況區(qū)別：B0指的是高壓器件處于事業(yè)狀況，無功率請求；B1指的是高壓器件處于全運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，滿足劃定的功能目標(biāo)；B2指的是高壓器件處于全運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，功能在工況B2應(yīng)允的偏差范疇內(nèi)，當(dāng)高壓器件規(guī)復(fù)到工況B1時，需自動滿足劃定的功能目標(biāo)。B3指的是，高壓器件依然可行事業(yè)，不會映入未定義狀況，尤其是不會引起其它高壓器件失效。B4指的是，高壓器件依然可行事業(yè)，但可能切斷輸出，當(dāng)規(guī)復(fù)至B3/B2/B1時，可行經(jīng)過復(fù)位或許容易人力干預(yù)以滿足劃定功能。

進(jìn)一步地，準(zhǔn)則請求B3狀況下高壓直流電源的瞬態(tài)響應(yīng)須要達(dá)到250V/ms，即1000V滿量程拉載時間要操控在4ms以內(nèi)，才能滿足電池包和高壓零部件測試的劃定，而慣例的高壓零部件測試電源的20~90V/ms響應(yīng)其實不能滿足這一合規(guī)性請求。因而，給高壓動態(tài)電功能測試配置一輛高功能的高壓直流電源是非常必需，也是滿足測試規(guī)范的最根基請求。

相片來自：東方中科

挑戰(zhàn)二：高壓直流紋波測試的難題性。高壓動態(tài)電功能測試焦點是直流紋波測試，而紋波騷擾的來自最重要的是MCU等電源電路的開關(guān)信號，對直流母線的作用會經(jīng)過各式各類的耦合、反射被進(jìn)一步放大，隨著碳化硅器件在高壓零部件的車子電源范疇利用增多，這部分請求確信會進(jìn)一步提高。

以ISO 21498-2的紋波測試請求為例，10Hz到1kHz的范疇內(nèi)，用12V的峰值去輸出直流紋波，1kHz-50kHz的范疇內(nèi)，則是用24V的較高輸出幅度，50 kHz -100 kHz的范疇內(nèi)，幅度和頻次同一時間在做對數(shù)掃描，須要延續(xù)浮動。以此類推，紋波的幅度須要隨著頻次延續(xù)地發(fā)展輸出調(diào)度。

理想模子是直流電源+紋波耦合網(wǎng)站+紋波功放，可是實質(zhì)上，由于高壓電源產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，想用單臺高壓電源依照準(zhǔn)則請求干脆輸出信號是不可能的，業(yè)內(nèi)主推的是采納電感耦合的形式，組成紋波耦合回路，好處在于：1、可調(diào)互感器可行操控紋波電壓或許電流的浮動；2、構(gòu)造穩(wěn)固可靠性高；3、退耦電容不受直流額定電流作用。

關(guān)于300 Hz之下的測試頻段，可調(diào)互感器的紋波功率衰減盡管慘重，但可行經(jīng)過主電源DC+AC的形式發(fā)展紋波輸出；過渡到高頻紋波（＞300Hz）時，主電源規(guī)復(fù)到純DC輸出，應(yīng)用紋波耦合體系精準(zhǔn)地實現(xiàn)自動延續(xù)掃頻操控，從而滿足全體的紋波測試請求。

相片來自：東方中科

然后是挑戰(zhàn)三：能源電池包的低阻特性要求更多的紋波功率。

由于紋波輸出的頻次越高，本身電源內(nèi)阻和耦合阻抗也會越高，表里負(fù)載顯露不平衡的概況，導(dǎo)致負(fù)載端的有用功率不足，紋波Vpp衰減，沒有辦法滿足合規(guī)要求。能源電池包的紋波測試實例可視，依照準(zhǔn)則請求發(fā)展30Vpp的掃頻時，實質(zhì)拉載的紋波電流多達(dá)600App，有用紋波功率在4.5 kVA以上。

能源電池包作為典范的超低動態(tài)阻抗的被測件，其直流紋波測試的注意點：源于輸入輸出兩端的阻抗配合不停浮動，須要動態(tài)檢驗輸出端概況，必需以動態(tài)的形式去監(jiān)測輸出端功率其實不斷調(diào)度。低頻區(qū)間常常須要更多的電流，確保對應(yīng)電壓能夠明確地推至電池包兩端；高頻區(qū)間，須要更多的紋波電壓，去抵消由于內(nèi)阻浮動而導(dǎo)致的分配功率不平衡。

日前，Ametek公布了emtest RIPPLE NX低阻負(fù)載輸出體系，通常介紹能源電池相干的測試產(chǎn)業(yè)干脆抉擇10 kVA型號，能夠更好地解決紋波功率困難，在低頻段輸出更多的電流，在高頻段給到很大的協(xié)助電壓，確保全個測試的合規(guī)性。關(guān)于直流主電源，考量到能源電池包以及高壓的電驅(qū)體系功率的要求，emtest PowerWave大功率電池模擬器能夠?qū)崿F(xiàn)250 kVA~1 MVA的超大功率四象限的電源輸出，具有1250V/ms以上的電壓擺率請求，能夠滿足好多的測試情景。

鑒于這兩臺設(shè)施，可行對電驅(qū)和電池體系測試的情景做完整地掩蓋。未來，考量到滑板底盤的測試情景，咱們也會提供兩個渠道以上的紋波輸出能力，從而將電池測試情景和能源底盤測試相聯(lián)合。

相片來自：東方中科

挑戰(zhàn)四：被測件動態(tài)阻抗曲線。這一絲關(guān)于好多體系集成工程師都其實不理解，電機(jī)操控器、高壓電池包和用電設(shè)施之中的阻抗和頻次曲線分布都有相當(dāng)大的區(qū)分，在部分的測試情景里還存留少許諧振頻點，可能會形成全個電源體系里面的振蕩，更簡單發(fā)生功效上的節(jié)制。尤其關(guān)于碳化硅、氮化鎵一類新的第三代半導(dǎo)體利用與推廣以后，全個電源的電路開關(guān)特性會變得愈加高頻和激烈，100kHz以上的開關(guān)頻次會發(fā)生更多的高頻紋波。因而，這一方面的難題不可小覷。

此外，產(chǎn)業(yè)內(nèi)普及存留的一種測試痛點是：零部件盡管經(jīng)過了電功能測試，可是集成到全車上仍是會顯露各式各類的電功能難題，讓得全車上EMC的難題變得愈加繁雜。因而，提供被測件動態(tài)阻抗曲線也有助于測試人士延續(xù)對全車零部件去作調(diào)試。

相片來自：東方中科

因而，關(guān)于電池包以及高壓零部件的動態(tài)狀況發(fā)展實時檢驗，經(jīng)過紋波掃頻輸出，即可測量高壓零部件在每個頻段上的阻抗體現(xiàn)。

相片來自：東方中科

最終，總結(jié)歸納一下東方中科所提供的高壓電功能測試相干方案。針對VW 80300（2021）準(zhǔn)則，前面的少許名目是相比常規(guī)的直流緩變測試，只要要20-40V/ms就能滿足測試要求；越此后的測試就會變得愈加繁雜，從EHV-8、EHV-9最初，涉及到紋波的測試，就要在10 Hz-150kHz的范疇內(nèi)發(fā)展紋波掃描；EHV-10請求的電壓脈沖有250V/ms和3000V/ms兩種波形，測試所需設(shè)施則配套高壓實驗電源+拋負(fù)載產(chǎn)生器+耦合網(wǎng)站。因而，不但要更繁雜的測試伎倆，還要組合式的配套設(shè)施，才能夠?qū)崿F(xiàn)全體的測試掩蓋。

東方中科以“科技沒有限、效勞創(chuàng)新”為使命，依靠中科院、東方科儀團(tuán)體及國家內(nèi)部外知名設(shè)施廠家資源，實現(xiàn)技藝協(xié)作和深度共建；專注于新燃料車子范疇，順應(yīng)“電動化”、“智能化”、“網(wǎng)聯(lián)化”、“共享化”的新四化趨向；緊盯產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)則，持續(xù)研發(fā)，不停創(chuàng)新；圍繞“三高三智一平安”的技藝方向，為產(chǎn)業(yè)使用者量身塑造從信號級仿真測試到功率級功能測試，從零部件到體系級，再到全車級的“一站式”解決方案。

相片來自：東方中科

（以上內(nèi)容來源北京東方中科集成科技股份局限企業(yè)市場拓展經(jīng)理張芳杰于2022年11月17日由蓋世車子主持，上海虹橋世界中央商務(wù)區(qū)管委會、上海閔行區(qū)國民政府指導(dǎo)，上海南虹橋投資開發(fā)（團(tuán)體）局限企業(yè)協(xié)辦的2022第二屆車子能源電池論壇上發(fā)表的《能源電池包高壓動態(tài)電功能的挑戰(zhàn)與測試解決方案》專題演講。）