新能源汽车电机驱动系统的电磁兼容性能测试装置的制作方法

本实用新型涉及新能源汽车电磁兼容测试技术领域，具体涉及一种新能源汽车电机驱动系统的电磁兼容性能测试装置。

背景技术：

电机驱动系统的关键零部件技术（即电池包、电机控制器与电机）是保证新能源汽车产业健康发展的核心技术。

车载大功率的电子装置产生严重的电磁干扰，导致新能源汽车电磁兼容问题日益突出。其中，电机控制器为主要的电磁干扰源，优化电机控制器的电磁兼容性能成为其开发的关键环节，其电磁兼容性能已经成为新能源汽车电机驱动系统关键性竞争性能指标之一。

为了管控电机驱动系统的电磁兼容性能，国际标准cispr25、国标gbt18655与最新电驱电磁兼容标准gbt36282都明确规范了测试方法与测试设备要求：电机驱动系统在测功机模拟实际带载工况下进行电磁传导发射、辐射发射与抗扰测试。电机驱动系统的电磁兼容测试通过测功机模拟实际工况，能够较好地实现电机驱动系统实际电磁辐射发射与抗扰性能评估：通过测功机的连接轴穿过半波暗室与待测电机联动，从而评估电机控制器甚至电池包的电磁兼容性能。

目前,仅国外一些专业测试系统设计商能够提供用于测试新能源汽车的电机电磁兼容性能的测试系统，其方案的思路简而言之就是专门建设一个电机测试专用暗室，将被测电机置于暗室内，并通过穿过暗室墙壁的金属轴连接至暗室外的负载电机,以确保负载电机产生的辐射骚扰不会对被测电机的电磁兼容性能测试结果产生过大影响。该方案存在如下缺点：

1、该方案的被测电机位于暗室内，测功机位于暗室外，被测电机与测功机之间容易产生电磁泄漏；

2、该方案往往需要针对不同的被测电机选择不同的测功机,会导致测试机构在负载电机上投入的成本较高；

3、该方案测试工况简单，无法满足高转速大扭矩工况；

4、在实际运行过程中，该方案的金属轴所传导5mhz左右轴电流通常严重影响电磁发射测试结果的准确性；

5、国外的电磁兼容性能测试系统价格一般是2000万到3500万左右，极其昂贵，中国各大检测中心、主机厂以及零部件厂家无法承担。

而国内研发的低成本的电磁兼容性能测试的系统——水力测功机，是通过水压形成负载，除了需要体积的储水池，也需要较大口径的波导管连接到半波暗室内部。其转速与扭矩远远达不到测试的要求。

另外一种方案是通过磁粉制定方式进行加载，该系统主要通过磁阻力产生负载模拟实际加载工况，但严重的发热现象，以及转速与扭矩的限制无法为产品开发提供可靠的评估测试数据。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术对应的不足，提供一种新能源汽车电机驱动系统的电磁兼容性能测试装置，满足新能源汽车电机驱动系统的电磁兼容性能测试，为国内各新能源主机厂、零部件厂家以及第三方检测机构在电机驱动系统的电磁兼容测评领域提供可靠的、符合标准的以及性价比高的设备系统，从而打破国外对电驱动电磁兼容带载测试设备的垄断。

本实用新型的目的是采用下述方案实现的：一种新能源汽车电机驱动系统的电磁兼容性能测试装置，包括由第一屏蔽墙隔开的屏蔽室和半电波暗室，还包括由第二屏蔽墙与半电波暗室隔开的控制室，所述控制室设有系统操作终端和emi测试接收机，所述emi测试接收机的电流探头和接收天线均设置在半电波暗室内，通过导线与emi测试接收机连接，用于对被测电机和电机控制器的电磁兼容性能进行测试；

所述屏蔽室内设置一测功机，所述第一屏蔽墙上设置一穿过第一屏蔽墙的屏蔽罩，一传动轴穿过屏蔽罩，所述传动轴一端通过联轴器与所述测功机的输入轴连接，另一端与一齿轮箱的输出轴连接，所述齿轮箱的输入轴用于连接被测电机的电机轴，所述联轴器上设有第一接地环，所述传动轴的屏蔽罩上设有第二接地环，用于将测试系统运行中产生的轴电流导入到大地；

所述屏蔽室内的测功机的输入轴上设有扭矩传感器，用于监控传动轴的扭矩，该屏蔽室内设有一电池模拟器，通过导线用于给被测电机和电机控制器提供高压电源；

所述电池模拟器设有高压线路阻抗稳定网络，该高压线路阻抗稳定网络的输出端用于与电机控制器的高压输入端连接；

所述半电波暗室内设有一低压电源，用于给被测电机和电机控制器提供低压电源；所述低压电源设有低压线路阻抗稳定网络，该低压线路阻抗稳定网络的输出端用于与电机控制器的低压输入端连接。

所述接收天线包括单极天线、双锥天线、对数周期天线和喇叭天线四种天线。

所述齿轮箱为两挡变速器，该两挡变速器的低挡位传动比为1∶1，高挡位传动比为1∶2.5，最高输入转速为3300rpm，最高输出转速10000rpm，传递功率220kw，最大传递扭矩3700n·m，所述两挡变速器的输出轴和输入轴均可双向旋转。

所述电池模拟器与高压线路阻抗稳定网络之间设置一电源滤波器。

所述低压电源、高压线路阻抗稳定网络和低压线路阻抗稳定网络均设置在一测试台上，该测试台用于安装电机控制器。

所述半电波暗室内设置若干的吸波材料的形状为尖劈。

所述测功机安装在一基座上，该基座设有第一轴承座，该第一轴承座设有第一连接轴，所述测功机的输入轴与第一连接轴的一端连接，第一连接轴的另一端与传动轴的一端连接。

所述齿轮箱安装在一底座上，该底座设有第二轴承座，该第二轴承座设有第二连接轴，所述齿轮箱的输入轴与第二连接轴的一端连接，第二连接轴的另一端用于连接被测电机的电机轴。

所述底座上设有一l形固定架，该l形固定架的横向臂固定在底座上，直立臂设有一通孔和一法兰盘，所述通孔的轴心线与法兰盘的轴心线重合，该法兰盘用于与被测电机的端盖法兰固定连接，所述法兰盘的轴心线和第二连接轴的轴心线重合。

本实用新型包含如下有益效果：包括由第一屏蔽墙隔开的屏蔽室和半电波暗室，还包括由第二屏蔽墙与半电波暗室隔开的控制室，所述控制室设有系统操作终端和emi测试接收机，所述emi测试接收机的电流探头和接收天线均设置在半电波暗室内，通过导线与emi测试接收机连接，用于对被测电机和电机控制器的电磁兼容性能进行测试；

所述屏蔽室内设置一测功机，所述第一屏蔽墙上设置一穿过第一屏蔽墙的屏蔽罩，一传动轴穿过屏蔽罩，所述传动轴一端通过联轴器与所述测功机的输入轴连接，另一端与齿轮箱的输出轴连接，所述齿轮箱的输入轴用于连接被测电机的电机轴，所述联轴器上设有第一接地环，所述传动轴的屏蔽罩上设有第二接地环，用于将测试系统运行中产生的轴电流导入到大地，且所述联轴器采用具有优良电气绝缘性能的联轴器隔断轴电流的流通路径，均是为了避免测试系统运行中产生的轴电流对测试结果产生影响。

所述屏蔽室内的测功机的输入轴上设有扭矩传感器，用于监控传动轴的扭矩，将所采集的数据实时反馈，有利于测试工况的监测和控制，保证了本测试系统加载扭矩和转速大小的稳定性；该屏蔽室内设有一电池模拟器，通过导线用于给被测电机和电机控制器提供高压电源，可以真实的模拟新能源汽车的电机驱动系统的电气特性和电磁环境；

所述电池模拟器设有高压线路阻抗稳定网络，该高压线路阻抗稳定网络的输出端用于与电机控制器的高压输入端连接，隔离电波干扰，提供稳定的测试阻抗，并起到滤波的作用。

所述半电波暗室内设有一低压电源，用于给被测电机和电机控制器提供低压电源；所述低压电源设有低压线路阻抗稳定网络，该低压线路阻抗稳定网络的输出端用于与电机控制器的低压输入端连接，隔离电波干扰，提供稳定的测试阻抗，并起到滤波的作用。

所述接收天线包括单极天线、双锥天线、对数周期天线和喇叭天线四种天线，用于接收由被测电机和电机控制器在测试实验中产生的不同频率的发射信号。

所述齿轮箱为两挡变速器，该两挡变速器的低挡位传动比为1∶1，高挡位传动比为1∶2.5，最高输入转速为3300rpm，最高输出转速10000rpm，传递功率220kw，最大传递扭矩3700n·m，所述两挡变速器的输出轴和输入轴均可双向旋转，故而使本测试系统扩大了测试范围，模拟被测电机高转速、大扭矩的真实工况。

所述电池模拟器与高压线路阻抗稳定网络之间设置一电源滤波器，抑制测试系统运行中产生的电磁噪声。

所述低压电源、高压线路阻抗稳定网络和低压线路阻抗稳定网络均设置在一测试台上，该测试台用于安装电机控制器，所述测试台通过铜板接地。

所述半电波暗室内设置若干的吸波材料的形状为尖劈，更有利于避免测试系统运行过程中产生的辐射频率和激励方式使屏蔽室产生谐振，大大减小测量误差。

所述测功机安装在一基座上，该基座设有第一轴承座，该第一轴承座设有第一连接轴，所述测功机的输入轴与第一连接轴的一端连接，第一连接轴的另一端与传动轴的一端连接。

所述齿轮箱安装在一底座上，该底座设有第二轴承座，该第二轴承座设有第二连接轴，所述齿轮箱的输入轴与第二连接轴的一端连接，第二连接轴的另一端用于连接被测电机的电机轴。

所述底座上设有一l形固定架，该l形固定架的横向臂固定在底座上，直立臂设有一通孔和一法兰盘，所述通孔的轴心线与法兰盘的轴心线重合，该法兰盘用于与被测电机的端盖法兰固定连接，所述法兰盘的轴心线和第二连接轴的轴心线重合。

上述的基座、底座均设有减振装置，提高测试系统的稳定性和可靠性。

本实用新型的优点有以下几点：

1.本实用新型采用具有优良电气绝缘性能的联轴器隔断轴电流的流通路径，避免测试系统运行中产生的轴电流对测试结果产生影响。

2.本实用新型通过对齿轮箱结构和传动比等参数的设定，扩大了被测电机的测试范围，可模拟被测电机的高转速、大扭矩的真实工况，扩大了被测电机转速、扭矩测试范围，满足大中小型不同电机的测试需求，节省了测试成本。

3.本实用新型增加了扭矩传感器，实时采集测功机的输出轴扭矩，同时换算出相应转速，并将所采集的数据实时反馈，有利于测试工况的监测和控制，保证了本测试系统加载扭矩和转速大小的稳定性。

4.传动轴选用碳纤维绝缘处理材料，减小了低频的轴电流大小，有效减小了轴电流对测试结果产生的影响。

5.本实用新型利用接地环最大限度的降低轴电流，使之达到暗室电磁噪音底噪。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

其中，1为第一屏蔽墙，2为屏蔽室，3为半电波暗室，4为测功机，5为传动轴，6为齿轮箱，7为被测电机，8为第二屏蔽墙，9为控制室，10为系统操作终端，11为emi测试接收机，12为低压电源，13为电机控制器，14为扭矩传感器，15为电池模拟器，16为导线，17为联轴器，18为第一接地环，19为屏蔽罩，20为第二接地环，21为高压线路阻抗稳定网络，22为电源滤波器，23为低压线路阻抗稳定网络，24为基座，25为第一轴承座，26为第一连接轴，27为底座，28为第二轴承座，29为第二连接轴，30为测试台，31为法兰盘，32为端盖法兰，33为吸波材料，34为l形固定架，35为电流探头，36为接收天线。

具体实施方式

如图1所示，一种新能源汽车电机驱动系统的电磁兼容性能测试装置，包括由第一屏蔽墙1隔开的屏蔽室2和半电波暗室3，还包括由第二屏蔽墙8与半电波暗室3隔开的控制室9，所述控制室9设有系统操作终端10和emi测试接收机11，所述emi测试接收机11的电流探头35和接收天线36均设置在半电波暗室3内，所述接收天线36包括单极天线、双锥天线、对数周期天线和喇叭天线四种天线，通过导线与emi测试接收机11连接，接收由被测电机7和电机控制器13在测试实验中产生的不同频率的发射信号，用于对被测电机7和电机控制器13的电磁兼容性能进行测试；所述半电波暗室3内设置若干的吸波材料33的形状为尖劈，更有利于避免测试系统运行过程中产生的辐射频率和激励方式使屏蔽室产生谐振，大大减小测量误差。

所述屏蔽室2内设置一测功机4，所述第一屏蔽墙1上设置一穿过第一屏蔽墙1的屏蔽罩19，一传动轴5穿过屏蔽罩19，所述传动轴5一端通过联轴器17与所述测功机4的输入轴连接，另一端与一齿轮箱6的输出轴连接，所述齿轮箱6的输入轴用于连接被测电机7的电机轴，所述联轴器17采用具有优良电气绝缘性能的联轴器隔断轴电流的流通路径，均是为了避免测试系统运行中产生的轴电流对测试结果产生影响。所述联轴器17上设有第一接地环18，所述传动轴5的屏蔽罩19上设有第二接地环20，用于将测试系统运行中产生的轴电流导入到大地。所述齿轮箱6为两挡变速器，该两挡变速器的低挡位传动比为1∶1，高挡位传动比为1∶2.5，最高输入转速为3300rpm，最高输出转速10000rpm，传递功率220kw，最大传递扭矩3700n·m，所述两挡变速器的输出轴和输入轴均可双向旋转，故而使本测试系统扩大了测试范围，模拟被测电机7高转速、大扭矩的真实工况。

本实施例中，所述测功机4安装在一基座24上，该基座24设有第一轴承座25，该第一轴承座25设有第一连接轴26，所述测功机4的输入轴与第一连接轴26的一端连接，第一连接轴26的另一端与传动轴5的一端连接。所述齿轮箱6安装在一底座27上，该底座27设有第二轴承座28，该第二轴承座28设有第二连接轴29，所述齿轮箱6的输入轴与第二连接轴29的一端连接，第二连接轴29的另一端用于连接被测电机7的电机轴。所述底座27上设有一l形固定架34，该l形固定架34的横向臂固定在底座27上，直立臂设有一通孔和一法兰盘31，所述通孔的轴心线与法兰盘31的轴心线重合，该法兰盘31用于与被测电机7的端盖法兰32固定连接，所述法兰盘31的轴心线和第二连接轴29的轴心线重合，上述的基座24、底座27均设有减振装置，提高测试系统的稳定性和可靠性。

所述屏蔽室2内的测功机4的输入轴上设有扭矩传感器14，用于监控传动轴5的扭矩，将所采集的数据实时反馈，有利于测试工况的监测和控制，保证了本测试系统加载扭矩和转速大小的稳定性；该屏蔽室2内设有一电池模拟器15，通过导线16用于给被测电机7和电机控制器13提供高压电源；所述电池模拟器15设有高压线路阻抗稳定网络21，隔离电波干扰，提供稳定的测试阻抗，并起到滤波的作用，该高压线路阻抗稳定网络21的输出端用于与电机控制器13的高压输入端连接；所述电池模拟器15与高压线路阻抗稳定网络21之间设置一电源滤波器22，抑制测试系统运行中产生的电磁噪声。所述半电波暗室3内设有一低压电源12，用于给被测电机7和电机控制器13提供低压电源；所述低压电源12设有低压线路阻抗稳定网络23，隔离电波干扰，提供稳定的测试阻抗，并起到滤波的作用，该低压线路阻抗稳定网络23的输出端用于与电机控制器13的低压输入端连接。所述低压电源12、高压线路阻抗稳定网络21和低压线路阻抗稳定网络23均设置在一测试台30上，该测试台30用于安装电机控制器13，所述测试台通过铜板接地，可以真实的模拟新能源汽车的电机驱动系统的电气特性和电磁环境；

本实施例中，当两挡变速器设置在低挡位时，被测电机7的测试参数的范围如下：电机转速范围为0-4000r/min，电机扭矩范围为0-2800n·m，电机转速变化量范围为0-100r/(min·s)，电机扭矩变化量范围为0-10n·m/s；

当两挡变速器设置在高挡位时，被测电机7的测试参数的范围如下：电机转速范围为0-10000r/min，电机扭矩范围为0-1120n·m，电机转速变化量范围为0-100r/(min·s)，电机扭矩变化量范围为0-10n·m/s。

将被测电机7和电机控制器13按照实车安装定位方式固定在半电波暗室3内，启动电池模拟器15，将两挡变速器的挡位切换至需要的挡位后，进行如下电磁兼容性能测试：

a）系统传导发射电压法试验：通过信号接收线缆连接emi测试接收机11，在高压线路阻抗稳定网络21、低压线路阻抗稳定网络23处的正负极端分别检测150khz—108mhz频率范围内的被测电机7和电机控制器13馈入高压、低压电路的传导发射电压信号；

b）系统传导发射电流法试验：通过信号接收线缆连接emi测试接收机11，在电机控制器13高压、低压输入端口使用电流探头分别检测150khz—108mhz、142mhz—245mhz频率范围内的被测电机7和电机控制器13馈入高压电路、低压电路的传导发射电流信号；

c）被测电机传导发射电流法试验：在被测电机7的三相输出端口使用电流探头检测150khz—108mhz、142mhz—245mhz频率范围内的被测电机7馈入三相线缆的传导发射电流信号；

d）电机控制器辐射发射试验：通过信号接收线缆连接emi测试接收机11，将四种接收天线36分别布置在离电机控制器13直线距离1米处，天线极子与电机控制器13中心在同一水平面上，利用单极天线检测150khz—30mhz频率范围内被测电机7和电机控制器13引起的辐射发射信号，利用双锥天线检测30mhz—300mhz频率范围内被测电机7和电机控制器13引起的辐射发射信号，利用对数周期天线检测300mhz—1ghz频率范围内被测电机7和电机控制器13引起的辐射发射信号，利用喇叭天线检测1ghz—2.5ghz频率范围内被测电机7和电机控制器13引起的辐射发射信号；

e）被测电机辐射发射试验：通过信号接收线缆连接emi测试接收机11，将四种接收天线36分别布置在离被测电机7直线距离1米处，天线极子与被测电机7中心在同一水平面上，利用单极天线检测150khz—30mhz频率范围内被测电机7和电机控制器13引起的辐射发射信号，利用双锥天线检测30mhz—300mhz频率范围内被测电机7和电机控制器13引起的辐射发射信号，利用对数周期天线检测300mhz—1ghz频率范围内被测电机7和电机控制器13引起的辐射发射信号，利用喇叭天线检测1ghz—2.5ghz频率范围内被测电机7和电机控制器13引起的辐射发射信号；

emi测试接收机11向系统操作终端10，输出干扰信号的平均值频谱、峰值频谱和准峰值频谱，并在曲线图中进行显示、编辑和保存。

本实施例中，所述系统操作终端10为计算机或拥有windows系统的终端设备。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，本领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神的前提提下，对本实用新型进行的改动均落入本实用新型的保护范围。