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前景提要

 

車上需要用電的零件，如車身電子系統(tǒng)、智能座艙娛樂(lè)系統(tǒng)、ECU（電子控制單元）、車載通訊設(shè)備、開(kāi)關(guān)等等，均依賴于蓄電池作為其主要電力來(lái)源。

 

然而，在車輛實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，尤其是在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)會(huì)導(dǎo)致車上電壓不穩(wěn)定。如電壓的瞬間中斷或電壓波動(dòng)，對(duì)車載電氣設(shè)備的正常工作構(gòu)成挑戰(zhàn)。

 

為了確保零件在復(fù)雜多變的電源環(huán)境下仍能穩(wěn)定可靠地工作，必須進(jìn)行電壓波動(dòng)試驗(yàn)。旨在模擬實(shí)際使用中可能遇到的電源瞬間中斷、電壓波動(dòng)等極端情況，以評(píng)估車載電器設(shè)備的適應(yīng)性和耐久性。常稱為電性能實(shí)驗(yàn)或者電氣實(shí)驗(yàn)。

 

電性能實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)也很多。例如，ISO 17650-2、ISO 7637-2、VW80000（包括LV124/LV148部分）以及NDS等標(biāo)準(zhǔn)，本文將解讀一下ISO16750-2（2023）新版實(shí)驗(yàn)要求。

 

重點(diǎn)內(nèi)容

 

本文將重點(diǎn)解讀ISO16750-2（2023）版本的新要求

 

ISO16750-2的版本變遷至今為止，從2003年12月01日發(fā)布第一版ISO16750-2測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，到目前為止，該標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)歷了5次更新，以適應(yīng)汽車行業(yè)的技術(shù)發(fā)展和最新技術(shù)環(huán)境。以下是ISO16750-2測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的更新歷程及其主要變化概述：

 

ISO16750-2:2023變動(dòng)

 

最新的版本，針對(duì)新能源汽車和智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展，對(duì)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了重大更新，增加了大量適用于電動(dòng)車的測(cè)試項(xiàng)目，并擴(kuò)展了測(cè)試頻段和測(cè)試精度要求。

 

ISO16750-2:2023變動(dòng)：（2023版與2012版）ISO16750-2測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，新版測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)比舊版總計(jì)多出16頁(yè)測(cè)試內(nèi)容，增加了大量適用于電動(dòng)車的測(cè)試項(xiàng)目，

 

主要變化如下：

 

1、增加電氣試驗(yàn)的操作模式；

 

2、增加相關(guān)測(cè)試用例的冗余供應(yīng)概念；

 

3、更詳細(xì)的直流電源電壓測(cè)試規(guī)范；

 

4、更詳細(xì)的跳躍啟動(dòng)試驗(yàn)規(guī)范

 

5、引入瞬態(tài)過(guò)電壓試驗(yàn)；

 

6、完全更新疊加交流電試驗(yàn)(例如更新試驗(yàn)方法，將頻率范圍擴(kuò)展到200kHz等)；

 

7、更詳細(xì)的電源電壓緩慢下降和上升

 

8、在電源電壓測(cè)試中引入微中斷；

 

9、電壓降測(cè)試中復(fù)位行為的更詳細(xì)規(guī)范；

 

10、解釋啟動(dòng)曲線測(cè)試的嚴(yán)重程度；

 

11、更詳細(xì)的反向電壓試驗(yàn)規(guī)范:

 

12、更詳細(xì)的對(duì)地及電源偏置試驗(yàn)規(guī)范;

 

13、單線中斷測(cè)試分為兩個(gè)測(cè)試用例;靜態(tài)中斷(單個(gè)中斷事件)和動(dòng)態(tài)中斷(多個(gè)中斷事件);

 

14、短路保護(hù)測(cè)試改為短路/過(guò)載保護(hù)測(cè)試。

 

15、附件B更詳細(xì)地說(shuō)明拋負(fù)載脈沖的來(lái)源，

 

16、各種編輯更新和澄清。

 

ISO16750-2:2023測(cè)試項(xiàng)目

 

接下來(lái)，我們來(lái)具體解析ISO16750-2:2023中的測(cè)試項(xiàng)目吧

 

1、Gerneral 通用要求

 

新版增加了對(duì)電流和電感參數(shù)的允差規(guī)定

 

2、DC supply voltage 直流供電電壓

 

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簷z驗(yàn)設(shè)備在最小和最大供電電壓范圍內(nèi)的功能設(shè)計(jì)是否符合設(shè)計(jì)要求。

 

變化：

 

A、新版增加了測(cè)試條件組合和測(cè)試波形

 

B、新增了Z代碼，增加了測(cè)試的靈活性。

 

表1 直流電源電壓的實(shí)驗(yàn)條件組合

 

表2 標(biāo)稱電壓為12V的系統(tǒng)的電源電壓

 

 

 

表3 標(biāo)稱電壓為24V的系統(tǒng)的電源電壓

 

該項(xiàng)目給出了具體測(cè)試方式和測(cè)試曲線示意圖，具體規(guī)定了電壓持續(xù)時(shí)間、上升時(shí)間和下降時(shí)間

 

圖1直流電源電壓測(cè)試曲線

實(shí)驗(yàn)操作步驟：

 

a、連接DUT并設(shè)置相應(yīng)的輸入電壓。

 

b、使用圖1和表2中所述的測(cè)試配置文件。DUT設(shè)置應(yīng)在DUT處于3.3工作模式、3.4工作模式(即測(cè)試最小和最大負(fù)載條件)以及Tmin和Tmax的情況下運(yùn)行。

 

c、最后在室溫、正常負(fù)載條件下運(yùn)行一次，運(yùn)行模式為IS016750-1中定義的3.2。試驗(yàn)條件組合見(jiàn)表1。

 

d、需要注意的是如有多個(gè)電源輸入，則對(duì)各輸入進(jìn)行Umax和Umin組合測(cè)試

 

3、Overvoltage 過(guò)電壓測(cè)試

 

（1）long term overvoltage 長(zhǎng)時(shí)間過(guò)電壓

 

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模耗M了交流發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器發(fā)生故障的條件，導(dǎo)致交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓高于正常值。

 

A、新版明確了各測(cè)試用例下的工作模式

 

B、增加了室溫及Tmin條件下的跳躍啟動(dòng)測(cè)試波形及參數(shù)：

 

 

（2）transient overvoltage瞬態(tài)過(guò)電壓

 

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模耗M了DUT（被測(cè)設(shè)備）在受到配電系統(tǒng)中開(kāi)關(guān)負(fù)載或注入電流影響時(shí)的情況。

 

 

 

4、superimposed alternating voltage

 

疊加交流電壓

 

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模嚎简?yàn)部件對(duì)車載系統(tǒng)中電壓波紋的抗擾度，如交流發(fā)電機(jī)或者DC/DC轉(zhuǎn)換器引起的波紋。

 

1、此項(xiàng)測(cè)試重新定義了紋波疊加試驗(yàn)方法，首先將頻率范圍擴(kuò)展到200kHz，給出了12V電力系統(tǒng)和24V電力系統(tǒng)的具體測(cè)試參數(shù)，測(cè)試曲線示意圖也進(jìn)行了更新。

 

2、增加參考測(cè)試，即正式測(cè)試前先用電壓電流監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)樣品端交流電壓及電流，使電壓達(dá)到設(shè)定值或電流打到限制值；

 

3、正式測(cè)試時(shí)，用參考測(cè)試時(shí)得到的電壓值輸出給樣品；此時(shí)即使實(shí)測(cè)交流電壓或電流與目標(biāo)值有變化也不再進(jìn)一步調(diào)整輸出值，相當(dāng)于CS或BCI開(kāi)路測(cè)試；

 

4、測(cè)試前后DUT阻抗。如圖，將如帶有電壓探針的示波器連接到測(cè)試信號(hào)發(fā)生器輸出端（由DUT加載）將示波器的探針和電壓表連接到DUT的輸入端。

 

 

現(xiàn)要求明細(xì)了紋波注入測(cè)試的具體流程，參照步驟如下：

從參考測(cè)試中確定的各頻點(diǎn)下的UR施加到DUT。即使Ipp達(dá)到最大限值，也不允許降低UR。測(cè)試過(guò)程的連接布置與參考測(cè)試一致。測(cè)試過(guò)程中需要記錄測(cè)試的Ipp和Upp值。如果DUT由兩個(gè)或多個(gè)電源供電，則應(yīng)執(zhí)行以下測(cè)試組合：

1、同時(shí)施加到所有電源線；

2、紋波注入到其中一根電源線，其它電源線供電電壓為Usmin；依次遍歷各電源線。

5、Slow decrease and increase of supply voltage電源電壓緩慢下降和上升

 

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模耗M蓄電池在慢速放電和充電的情況下部件的功能設(shè)計(jì)是否符合要求。

 

a. 增加了下述波形示意圖；

 

b. 增加了多條供電線時(shí)，對(duì)每根供電線單獨(dú)測(cè)試的要求；

 

此測(cè)試中，將電源電壓從UA降低到0V，然后從0V增加到UA，如下圖所示，施加（0.5±0.1）V/min的變化率，線性或不超過(guò)25mV的相等步長(zhǎng)。

 

(1)電源電壓緩慢下降和上升的測(cè)試曲線

 

 

6、Discontinuities in supply voltage

 

供電電壓的不連續(xù)性

 

（1）drop or interrupts in supply voltage 

 

電壓跌落或者中斷

 

此項(xiàng)為新增測(cè)試項(xiàng)；

 

增加了DUT具有多條供電線時(shí)單獨(dú)測(cè)試每一根線的測(cè)試要求；

 

明確了DUT測(cè)試時(shí)的工作模式為3.4；

 

明確了帶DUT時(shí)由于線電感造成電壓過(guò)沖時(shí)可以在DUT輸入端并聯(lián)低感電阻降低過(guò)沖的方法

 

（1.1）標(biāo)稱電壓為12V的系統(tǒng)的短電壓降

（1.2）、標(biāo)稱電壓為24V的系統(tǒng)的短電壓降

（1.2.1）測(cè)試用例1-可變中斷時(shí)間

 

（1.2.2）測(cè)試用例2-可變恢復(fù)時(shí)間

（2）Reset behavior at voltage drop

 

復(fù)位特性

 

新版本明確了測(cè)試時(shí)DUT的工作模式為3.4；

 

增加了對(duì)內(nèi)部有電容緩沖器（不能通過(guò)外部電源進(jìn)行放電）的DUT的復(fù)位電壓的監(jiān)測(cè)方式，即監(jiān)測(cè)DUT內(nèi)部電壓是否達(dá)到了設(shè)定的復(fù)位電壓；

 

明確了含有多條供電線的DUT測(cè)試時(shí)應(yīng)將測(cè)試電壓同時(shí)施加在所有供電線上；

（3） staring profile

 

啟動(dòng)特性

 

新版本明確了DUT測(cè)試時(shí)的工作模式為3.2；

 

測(cè)試循環(huán)間的間隔時(shí)間由2012版的1s~2s修改為≥2s，直到DUT恢復(fù)所有功能；

 

（4） Load dump 

 

拋負(fù)載 

 

明確了DUT測(cè)試時(shí)的工作模式為3.4；

 

增加了試驗(yàn)脈沖B 12V DUT的4個(gè)嚴(yán)酷等級(jí)；

 

試驗(yàn)脈沖A

 

（4.1） 測(cè)試A–無(wú)集中負(fù)載轉(zhuǎn)儲(chǔ)抑制

（4.2） 測(cè)試B–具有集中負(fù)載轉(zhuǎn)儲(chǔ)抑制

 

7、Reversed Voltage 反極性測(cè)試

 

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簷z查 DUT 在使用輔助啟動(dòng)裝置的情況下承受反向電池連接的能力。

 

該測(cè)試不適用于：交流發(fā)電機(jī)、帶鉗位二極管和沒(méi)有外部反極性保護(hù)裝置的端子

 

新版本增加了試驗(yàn)波形及參數(shù)；

 

新版本24V系統(tǒng)反向電壓由2012版的-28V改為-26V；

 

（7.1）反向電壓測(cè)試用例1

（7.2）反向電壓測(cè)試用例2

本項(xiàng)目測(cè)試需要正負(fù)極雙向可變的雙極性直流穩(wěn)壓電源。

 

8、Ground reference and supply offest

 

供電偏移和接地偏移

 

此項(xiàng)測(cè)試中，新標(biāo)具體描述了測(cè)試方法，給出了一個(gè)電源和一個(gè)GND引腳的測(cè)試變化列表，和接地示例圖。

 

（8.1）接地參考和電源偏移示例

9、Open circuit tests

 

開(kāi)路測(cè)試

 

此項(xiàng)測(cè)試分為單線中斷和多線中斷。

 

單線中斷測(cè)試須滿足如下條件：

 

— 中斷時(shí)間：（10±1）s；

 

— 開(kāi)路電阻：≥10MΩ；

 

— 最大中斷轉(zhuǎn)換時(shí)間≤10ms（新增）

 

（9.1） single line interruption 單根線中斷

 

短期開(kāi)路事件的中斷模式

 

（9.2） Multiple line interruption 多根線中斷

 

多線中斷須滿足如下條件：

 

— 中斷時(shí)間：（10±1）s；

 

— 開(kāi)路電阻：≥10MΩ。

 

10、Short circuit/overload production

 

短路/過(guò)載保護(hù)

 

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證輸入或者輸出端的短路或者過(guò)載能力

 

新版明確了測(cè)試方法；

 

明確了DUT測(cè)試時(shí)的工作模式為3.4；

 

分為2個(gè)實(shí)驗(yàn)

 

信號(hào)線和負(fù)載線的短路實(shí)驗(yàn)

 

過(guò)載實(shí)驗(yàn)

 

11、withstand voltage 耐電壓

 

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證電介質(zhì)的絕緣耐壓能力。本實(shí)驗(yàn)僅適用于對(duì)含有電感元件（如繼電器，電機(jī)，線圈）或者連接到電感負(fù)載電路的系統(tǒng)或者部件。

 

具體實(shí)驗(yàn)步驟或者要求如下：

 

A、 濕熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)后，部件應(yīng)在室溫下存放0.5小時(shí)。

 

B、 DUT的工作模式ISO16750-1里的1.1或者1.2

 

C、 向DUT施加500V 的交流電壓（50Hz/60Hz），持續(xù)時(shí)間60s

 

D、 交流電壓施加位置介于

 

- 具有電流隔離的端子

 

- 端子和外殼，具有帶電流隔離的導(dǎo)電面板

 

- 在塑料外殼的情況下，端子和纏繞在外殼周圍的電極（如金屬箔）

 

結(jié)果要求：

 

最低功能狀態(tài)等級(jí)C，且實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不能發(fā)生介電擊穿或者火花。

 

12、Insulation resistance  絕緣電阻

 

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河糜跈z測(cè)部件的絕緣特性，確保避免DUT的絕緣電路和傳導(dǎo)部件之間的最小阻抗。

 

具體實(shí)驗(yàn)步驟或者要求如下：

 

A、 濕熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)后，部件應(yīng)在室溫下存放0.5小時(shí)。

 

B、 DUT的工作模式ISO16750-1里的1.1或者1.2

 

C、 向DUT施加500V 的直流電壓，持續(xù)時(shí)間60s

 

D、 電壓施加位置介于

 

- 具有電流隔離的端子

 

- 端子和外殼，具有帶電流隔離的導(dǎo)電面板

 

- 在塑料外殼的情況下，端子和纏繞在外殼周圍的電極（如金屬箔）

 

結(jié)果要求：

 

絕緣電阻＞10MΩ。