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導語：今天我們來聊聊三合一高壓電驅動系統中的拋負載測試，聚焦於以下幾個問題：1) 究竟什麼是拋負載？2) 為什麼要進行拋負載？3) 如何進行拋負載測試? 4) 面對高壓拋負載，系統級有哪些控制保護策略？
一、拋負載概述
拋負載(Load Dump)，顧名思義，即斷開帶電負載。對於高壓電驅動系統可分為 低壓拋負載 和 高壓拋負載 ，其本質都是由不同原因造成的過電壓脈衝。
不管是低壓拋負載還是高壓拋負載，我們研究的對象都是電驅系統對於電壓脈衝的抵抗能力，測試的目的就是驗證系統的魯棒性。低壓拋負載也屬於EMC測試項目，具體內容在GB/T 28046.2-2019(等同於ISO 16750.2-2012)附錄中有明確的介紹；高壓拋負載目前GB中沒有相關的要求，但在國外某些企標中有相關的定義。
二、低壓拋負載
01、為什麼進行低壓拋負載？
在傳統車裡，當交流發電機對蓄電池進行充電時，交流發電機與蓄電池連接電路瞬時脫開，其他負載仍然與交流發電機保持連接，發電機輸出電流急劇減小，致使發電機電樞繞組中產生瞬間過電壓，此時就會產生拋負載脈衝。
關於低壓拋負載的成因，如下圖所示：
圖1 低壓拋負載的成因
02、低壓拋負載測試方法
低壓拋負載屬於EMC測試項目，具體參見GB/T 21743.2(等同於ISO 7673-2)。 在測試低壓拋負載時，可以採用下圖所示的拋負載試驗脈衝發生器。
圖2 某脈衝發生儀器
GB/T 28046.2-2019中對於拋負載測試脈衝如下圖所示。其中試驗脈衝A和試驗脈衝B本質是一樣的。區別在於新的交流發電機中一般會加箝位電路(二極體橋), 用於集中拋負載抑制。可以實現將電壓脈衝最大值箝在某個數值，即試驗脈衝B所示。
圖3 試驗脈衝A/B
三、高壓拋負載
01、為什麼進行高壓拋負載？
概念及特徵
根據國際標準定義，高壓拋負載屬於電壓異常測試項目，其成因主要是：高壓部件將電能饋入直流高壓電路中，發生異常情況，關掉了最大負載。通俗的講，高壓拋負載是指在 發電（能量回收） 或 充電 過程中，突然斷開高壓電池的連接而引起高壓迴路中高壓部件需要承受高壓脈衝的現象。
通過上述的描述，可以看出，不管是低壓拋負載還是高壓拋負載，實際上都是指 發電或充電時 ，最大的負載（蓄電池和高壓電池）突然斷開，而導致其他電氣部件需要承受因斷開所引起的電壓脈衝。拋負載所引起的脈衝電壓特點是 變化速率快 、 時間短 、 總體的能量不大 。
對電驅動系統的影響
為了描述高壓拋負載對於電驅系統的影響，我們需要先根據電動車的高壓拓撲了解下 充電過程中 拋負載對電驅動系統的影響。
如下圖是一種典型的純電動車的高壓拓撲圖，我們可以看出：
1）快充繼電器在主繼電器的前端，在快充時主繼電器不吸合，MCU是不會上高壓電，也就是說快速充電時，MCU是與電池斷開的，也就不存在拋負載。
2）如果使用車載充電器（OBC）進行慢充電，由於OBC與MCU是在一個並聯的高壓迴路上，假設充電時，BMS中的高壓接觸器出現故障，突然斷開，那麼高壓迴路中就會存在一個脈衝電壓，MCU是需要承受高壓脈衝。
圖4 典型的純電動汽車高壓拓撲圖
除了上述的充電過程拋負載，另外一種高壓拋負載發生在 發電過程中 ：電機處於發電工況，如果存在緊急情況，BMS的高壓繼電器會斷開，這個時候MCU會承受瞬間的脈衝電壓， 這一脈衝電壓與當前電機轉速和電池SOC相關 。(#關於這部分內容如有興趣後續再做探討#)。
保護策略
面對上述可能存在的拋負載現象，為了系統安全，常用的保護策略有哪些呢？
1) 過電壓閾值保護；
2) 進入安全狀態：ASC或Freewheeling模式，根據車速定義；
3) 能量閾值保護。
02、高壓拋負載測試方法
高壓拋負載一般存在兩種脈衝測試，如下圖所示：
圖5 拋負載曲線
對於該測試項目，需要說明的是：
1) 進行高壓拋負載測試時，被測部件可參照如下圖所示高壓測試搭建類型進行試驗設計。
2) 標準中對於變化的速率有定義，但是並沒有定義公差，這個在實際操作工程中存在問題。
3) 由於電驅系統屬於安全相關部件，按照要求，試驗後功能等級要求為B。
4) 目前國內新能源汽車企業極少進行了高壓拋負載試驗，該項測試的主要試驗設備是可編程直流電源，試驗時可以在設備上直接模擬生成測試電壓脈衝。
圖6 高壓拋負載測試示意圖
四、拓展問題
1.純電動車是沒有發電機，還需要進行低壓拋負載測試嗎？
個人理解是需要的，純電動車雖然沒有發電機，低壓電來自於DC/DC的高壓轉換，也可能存在低壓電池突然斷開，在低壓迴路中產生電壓脈衝的情況。當然脈衝波形需要重新定義。
2.高壓拋負載測試的必要性高嗎？
個人理解該試驗主要考核電氣系統的魯棒性，對於三合一電驅系統來說也是很重要的。這是因為在車輛實際使用過程中，由於意外情況，為了人生安全，突然斷開高壓是一種常見的策略。具體測試的工況建議進一步的研究確定。
3.高壓拋負載的保護策略
文中所列的高壓拋負載保護策略為動力總成級別，並不足以cover所有工況和潛在風險。關於這點需要整車根據高壓拓撲，結合整車具體策略，與電驅系統協同制定，如有好的建議或想法，期待你的補充。