前言文档版本V1.0编制部门硬件适用对象集成PMSM压缩机驱动高压PTC加热一体化压缩机控制器目的规范新能源多合一压缩机控制器性能测试的台架条件、测试项目、操作步骤、判定准则、数据输出要求验证控制器在额定及动态工况下控制精度、效率、跟随性、带载能力等核心性能指标为产品设计验证、样机测试、量产检验提供依据。适用范围本规范适用于样机DV/PV阶段、量产抽检阶段的控制器性能测试本规范仅覆盖性能测试安规、可靠性、故障保护、EMC测试不在本规范内。1 引用文件GB/T 31467.2 电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统 第2部分试验方法GB/T 18488 电动汽车用驱动电机系统产品规格书《多合一压缩机控制器硬件规格书》硬件原理图、BOM、控制器硬件框图、软件2 术语与定义PMSM永磁同步电机压缩机本体FOC磁场定向矢量控制THD总谐波畸变率MAP图转速-转矩-效率特性图谱多合一控制器集成压缩机SiC驱动、高压PTC加热驱动、高低压隔离电源、CAN通讯、多路采样的一体化控制器阶跃响应给定指令突变后被控量转速/功率的动态跟随过程BEMF反电动势永磁电机转子旋转在定子绕组感应产生的电压平衡压压缩机吸排气冷媒压力基本相等压差接近0大压差压缩机吸排气侧冷媒存在较大压力差产生反向阻力转矩3 测试前置条件3.1 试验环境环境温度25℃±5℃湿度20%~80%RH无凝露冷却水路外接恒温冷却水系统满足控制器水冷散热要求进出水温度可控台架接地测试台架可靠保护接地高压回路安全防护设置安全联锁、急停按钮3.2 测试设备清单序号设备名称规格要求用途1高压直流电源输出电压覆盖控制器全工作电压范围支持功率输出、过流保护模拟车载动力电池HV输入2低压直流电源12V输出高精度低纹波模拟整车LV12V低压供电3测功机PMSM压缩机总成支持转速、转矩闭环控制可采集机械转矩、转速压缩机负载模拟4CANoe/CANalyzerCAN总线仿真、报文收发、数据记录模拟整车VCU下发指令采集控制器报文5功率分析仪多通道可采集交直流电压、电流、功率、THD测算控制器输入功率、电机输出功率、系统效率6示波器高压差分探头电流探头带宽满足SiC驱动、三相电流测试采集PWM、栅极波形、三相电流、动态响应波形7多路温度采集仪K型热电偶≥16通道采集功率器件、PCB、母线电容等测点温度8冷媒压力传感器适配压缩机冷媒回路监测空调冷媒侧运行压力3.3 被测件预检外观检查PCB无虚焊、器件无损伤接插件完好绝缘预检高低压绝缘电阻测试合格上电预检12V低压上电通讯正常高压上电无异常告警无硬件短路故障接线确认高压回路、低压回路、CAN通讯、温度采样、测功机接线复核无误4 性能测试项目、操作步骤及判定标准测试顺序建议空载性能→稳态性能→动态性能→加热性能→温升性能测试全程记录CAN报文、示波器波形、功率数据、温度数据。4.1 转速控制性能测试4.1.1 测试目的验证控制器FOC转速环稳态控制精度、转速波动、加减速动态响应、抗负载扰动能力。4.1.2 测试步骤搭建台架连接高压电源、12V低压电源、CAN总线、测功机、冷媒回路启动水冷通过CANoe模拟VCU下发压缩机启停指令分段设置目标转速低速区间、额定转速、最高工作转速稳态测试固定目标转速保持工况稳定运行≥3min采集CAN报文反馈的实际转速计算稳态误差动态阶跃测试给定转速阶跃指令例2000rpm→6000rpm示波器记录转速响应曲线记录超调量、调节时间负载扰动测试固定目标转速改变测功机负载转矩记录转速波动。4.1.3 判定标准稳态转速误差≤±2%额定转速转速阶跃超调量、调节时间符合产品规格书负载突变工况电机无失步、无剧烈抖动、无异常啸叫。4.2 输出转矩及带载能力测试4.2.1 测试目的验证控制器在不同转速下的额定转矩、峰值转矩输出能力。4.2.2 测试步骤设置多个目标转速工作点测功机逐步增加负载转矩记录该转速下可持续输出的最大转矩额定工况持续运行采集三相电流、母线电压、转矩数据。4.2.3 判定标准额定工况输出转矩满足规格书指标峰值转矩达到设计要求三相电流波形无严重畸变无电流振荡。4.3 系统效率MAP测试4.3.1 测试目的测绘控制器压缩机电机系统效率MAP验证全工况下系统效率。4.3.2 测试步骤功率分析仪接入高压输入端控制器输入直流功率、测功机读取电机机械输出功率选取全工况矩阵多转速多负载转矩组合在每个工况点稳定运行30s采集数据系统效率计算公式机械输出高压输入​整理数据绘制转速-转矩-效率MAP云图。4.3.3 判定标准各典型工况点系统效率满足产品规格书要求重点考核常用工作区间效率。4.4 三相输出电流性能测试4.4.1 测试目的验证FOC电流环控制性能、三相电流平衡度、电流谐波畸变。4.4.2 测试步骤示波器搭配电流探头采集U/V/W三相电流波形稳态工况下读取三相电流幅值、THD总谐波畸变率计算三相不平衡度下发电流阶跃指令记录电流环响应速度。4.4.3 判定标准三相电流不平衡度5%电流THD满足规格要求无明显畸变、尖峰电流阶跃响应无持续振荡。4.5 高压PTC加热性能测试4.5.1 测试目的验证集成PTC加热驱动支路的功率控制精度、动态跟随、双芯体独立/协同工作能力。4.5.2 测试步骤接入PTC加热芯体负载CAN下发目标加热功率稳态运行采集实际输出功率执行功率阶跃测试观测实际功率跟随曲线分别测试芯体1单独开启、芯体2单独开启、双芯体同时开启验证功率闭环与均流。4.5.3 判定标准实际加热功率与设定功率误差在规格允许范围功率切换无振荡双芯体工作无异常。4.6 动态循环工况性能测试4.6.1 测试目的模拟整车热泵空调实际运行工况验证控制器连续动态工作稳定性。4.6.2 测试步骤编写整车典型工况脚本自动循环切换压缩机转速、PTC加热功率连续运行规定循环次数全程记录CAN状态、三相电流、母线电压、温度模拟冷媒压力扰动观察控制器运行状态。4.6.3 判定标准全程无失步、无故障上报电流、转速平稳无异常报警。4.7 功耗测试4.7.1 测试目的测试控制器低压待机功耗、压缩机空载功耗。4.7.2 测试步骤低压待机功耗12V上电压缩机不启动测量12V静态电流空载功耗压缩机不带机械负载启动至目标转速采集控制器输入功率。4.7.3 判定标准待机功耗、空载功耗不大于规格书限值。4.8 额定工况稳态温升性能测试4.8.1 测试目的验证控制器长时间额定工况下器件温升评估功率器件热性能。4.8.2 测试步骤控制器带额定负载持续运行≥2h多路温度采集仪采集测点SiC功率管、栅极驱动芯片、MCU、母线薄膜电容、PCB热点每5min记录一次各测点温度直至温度趋于稳定。4.8.3 判定标准所有器件最高温度不超过器件降额温度温度达到稳态后不再持续上升。4.9 SiC栅极驱动波形测试4.9.1 测试目的验证功率管栅极驱动信号质量评估开关特性。4.9.2 测试步骤示波器采集SiC管栅源Vgs波形记录上升沿、下降沿、关断/开通振铃幅值。4.9.3 判定标准栅极波形无严重振铃、过冲上升/下降时间符合驱动设计要求。4.10 电机反电动势测试4.10.1 测试目的测量压缩机开路反电动势幅值、波形、三相不平衡度获取电机​反电动势常数校验电机本体一致性为FOC标定提供参数。4.10.2 测试步骤控制器高压断电断开高压输入U/V/W三相从控制器端断开测功机拖动压缩机转子按多个固定转速旋转示波器高压差分探头采集U-V、V-W、W-U线反电动势波形记录各转速下三相反电动势有效值计算​计算三相不平衡度。4.10.3 判定标准反电动势常数​与电机规格书偏差在允许范围三相反电动势不平衡度3%波形正弦度良好无明显畸变、尖峰。4.10.4 母线电压与反电动势关联验证测试目的验证不同母线电压工况下控制器在不同反电动势不同转速下的控制能力验证弱磁控制、母线泵升保护逻辑。测试步骤设定多档母线电压覆盖电池工作区间250V~400V在每一档母线电压下逐步提升压缩机转速也就是提升反电动势记录转矩输出能力、电流波形、弱磁电流、母线电压泵升值判定准则在全工作母线电压范围压缩机在额定最高转速下控制器可稳定控制当电机发电回馈时母线泵升不超过器件耐压过压保护正常触发。4.11 压缩机平衡压启动与大压差启动测试4.11.1 测试目的验证压缩机控制器在冷媒不同压差工况下的启动性能模拟整车实际使用场景验证FOC启动算法、转子位置检测、启动转矩输出能力确认在轻载平衡压、重载阻转矩大压差条件下压缩机可靠启动无失步、无异常过流、无剧烈振动异响。4.11.2 前置条件台架连接高压电源、12V低压、CAN总线、冷媒回路冷媒压力传感器接入高低压侧测功机、冷媒系统可调节压缩机吸排气压差示波器采集三相电流、母线电压CANoe记录控制器状态、故障码。4.11.3 测试步骤平衡压启动测试① 保持压缩机停机冷媒回路静置直到高压侧、低压侧冷媒压力差值≤设定阈值如ΔP≤0.2MPa② CAN下发压缩机启动指令启动目标转速设置为额定怠速③ 记录启动时间、三相启动冲击电流、转子位置信号、振动噪声、CAN状态④ 重复N次启停循环确认每次启动成功无故障上报。大压差启动测试① 调节冷媒回路建立高低压大压差按产品规格例如ΔP3.0MPa② CAN下发压缩机启动指令启动目标转速设置为怠速③ 示波器捕获启动全过程三相电流波形记录启动冲击电流、启动时长、有无抖动/啸叫④ 多次循环启停验证重复大压差启动稳定性⑤ 更换不同母线电压高低压电池工况重复大压差启动测试覆盖整车全工作电压区间。4.11.4 判定标准平衡压、大压差工况下每次均可正常启动转子无反转、无持续剧烈抖动、无刺耳啸叫启动冲击电流不超过控制器硬件短时电流限值启动过程无报过流、堵转、失步等故障大压差工况下启动时间满足规格要求。4.12 压缩机启动运行性能测试4.12.1 测试目的模拟整车空调/热泵系统不同冷媒压力、不同母线电压、不同温度下压缩机启动及连续运行工况验证控制器FOC启动算法、转子位置识别、转矩输出能力、启动到稳态的切换稳定性考核启动冲击、转速跟随、抗负载扰动能力验证在轻载、重载、大压差等边界工况下压缩机无反转、无失步、无异常故障满足整车实际使用要求。覆盖两大类场景启动阶段性能启动后连续运行性能包含平衡压启动、大压差启动、变转速加减速、负载扰动等子项目。4.12.2 测试包含的测试项目一共6个方面1平衡压启动测试模拟工况车辆长时间停机冷媒高低压侧压力平衡压差≈0轻载启动测试重点转子初始位置预定位、开环启动切换闭环逻辑、基础启动功能获取基准启动特性2大压差启动测试模拟工况短停机重启、热泵换向、除霜压缩机吸排气存在巨大冷媒压差存在反向阻力转矩测试重点重载阻转矩下启动能力、最大启动转矩、启动冲击电流验证不会发生堵转、失步、过流报错3不同母线电压下启动测试模拟工况电池亏电低压母线、电池满电高压母线的整车高压供电区间测试重点高低母线电压边界条件下启动算法适应性低压母线时启动转矩是否足够4变转速动态启动与加减速运行测试模拟工况整车空调动态调节压缩机从怠速逐步升速、降速、阶跃变速测试重点启动后转速环动态响应、超调、调节时间加减速过程电流波形、有无抖动啸叫5启动后负载扰动运行测试模拟工况空调冷媒压力波动压缩机运行过程负载转矩突变测试重点稳态运行时负载突变下转速稳定性、电流环抗扰动能力不发生失步6高低温环境下启停循环测试模拟工况整车高寒、高温环境下多次循环启停测试重点环境温度对磁钢、采样、启动算法的影响多次反复启停的一致性无偶发启动失败4.12.3 测试前置条件台架高压直流源、12V低压源、CANoe、PMSM压缩机、冷媒回路系统可调节吸排气压力、测功机采集设备示波器电流探头、高压差分探头、多路温度记录仪、冷媒压力传感器被测件预检控制器上电自检正常CAN通讯正常保护功能基础验证完成安全高压回路安全联锁急停、母线放电装置到位。4.12.4 测试步骤平衡压启动测试① 压缩机停机静置冷媒高低压压差≤0.2MPa② CAN下发启动指令启动至目标怠速转速③ 示波器采集三相电流、母线电压CANoe记录启动时间、转速曲线、故障码④ 重复≥50次启停循环观察每次启动一致性。大压差启动测试① 调节冷媒回路建立规格规定的大压差如ΔP3.0MPa② CAN下发启动指令启动至怠速③ 捕获启动全过程波形记录冲击电流、启动时长、振动噪声④ 在高压母线、低压母线两个电压点分别重复多次启停。变转速加减速运行测试① 压缩机成功启动后执行转速斜坡升降、转速阶跃指令② 记录转速响应曲线、三相电流THD、转矩脉动③ 观察升速、降速过程是否抖动、啸叫、失步。负载扰动测试① 压缩机稳态运行在固定转速② 测功机/冷媒系统施加阶跃负载扰动③ 记录转速波动、电流变化观察控制器恢复能力。高低温启停循环① 温箱设置低温、高温环境稳定保温② 执行多轮平衡压、大压差启停验证多次启停无偶发失效。4.12.5 判定规范验收准则启动功能平衡压、大压差、高低母线电压、高低温工况下均可正常启动转子无反转无剧烈抖动、无刺耳啸叫启动冲击电流不超过器件短时耐受电流限值启动时间满足产品规格指标启动过程不报过流、堵转、失步故障。加减速动态性能转速阶跃响应超调、调节时间符合规格升降速过程三相电流无严重畸变无持续振荡。负载扰动性能负载突变后转速可快速收敛不会失步停机。循环一致性多次启停试验无偶发启动失败启动特性无明显漂移。保护逻辑真实堵转条件下堵转保护可靠触发正常大压差启动不触发误保护。4.12.6 测试输出数据启动过程三相电流波形、母线电压波形转速随时间响应曲线启动、阶跃、加减速每次启动的启动时间、冲击电流峰值记录表启停循环故障记录振动噪声主观评价记录。5 测试数据输出要求测试完成后输出《多合一压缩机控制器性能测试报告》包含以下内容测试台架照片、被测件信息、测试环境参数转速阶跃响应曲线系统效率MAP图三相电流波形、THD、三相不平衡度数据转矩-转速包络曲线PTC加热功率曲线温升曲线与各测点温度记录表示波器原始波形文件、CAN日志、功率分析仪原始数据测试结论合格/不合格问题备注。6 安全规定高压测试过程必须由持证高压测试人员操作测试过程中若出现器件冒烟、异响、过温告警立即切断高压再切断低压高压断电后必须等待母线电容充分放电后方可接触接线。7 附录附录A测试用例记录表附录B测点布置图附录C性能指标阈值清单