前景提要

 

车上需要用电的零件，如车身电子系统、智能座舱娱乐系统、ECU（电子控制单元）、车载通讯设备、开关等等，均依赖于蓄电池作为其主要电力来源。

 

然而，在车辆实际运行过程中，尤其是在发动机启动时会导致车上电压不稳定。如电压的瞬间中断或电压波动，对车载电气设备的正常工作构成挑战。

 

为了确保零件在复杂多变的电源环境下仍能稳定可靠地工作，必须进行电压波动试验。旨在模拟实际使用中可能遇到的电源瞬间中断、电压波动等极端情况，以评估车载电器设备的适应性和耐久性。常称为电性能实验或者电气实验。

 

电性能实验标准也很多。例如，ISO 17650-2、ISO 7637-2、VW80000（包括LV124/LV148部分）以及NDS等标准，本文将解读一下ISO16750-2（2023）新版实验要求。

 

重点内容

 

本文将重点解读ISO16750-2（2023）版本的新要求

 

ISO16750-2的版本变迁至今为止，从2003年12月01日发布第一版ISO16750-2测试标准，到目前为止，该标准已经历了5次更新，以适应汽车行业的技术发展和最新技术环境。以下是ISO16750-2测试标准的更新历程及其主要变化概述：

 

ISO16750-2:2023变动

 

最新的版本，针对新能源汽车和智能网联汽车的发展，对测试标准进行了重大更新，增加了大量适用于电动车的测试项目，并扩展了测试频段和测试精度要求。

 

ISO16750-2:2023变动：（2023版与2012版）ISO16750-2测试标准，新版测试标准比旧版总计多出16页测试内容，增加了大量适用于电动车的测试项目，

 

主要变化如下：

 

1、增加电气试验的操作模式；

 

2、增加相关测试用例的冗余供应概念；

 

3、更详细的直流电源电压测试规范；

 

4、更详细的跳跃启动试验规范

 

5、引入瞬态过电压试验；

 

6、完全更新叠加交流电试验(例如更新试验方法，将频率范围扩展到200kHz等)；

 

7、更详细的电源电压缓慢下降和上升

 

8、在电源电压测试中引入微中断；

 

9、电压降测试中复位行为的更详细规范；

 

10、解释启动曲线测试的严重程度；

 

11、更详细的反向电压试验规范:

 

12、更详细的对地及电源偏置试验规范;

 

13、单线中断测试分为两个测试用例;静态中断(单个中断事件)和动态中断(多个中断事件);

 

14、短路保护测试改为短路/过载保护测试。

 

15、附件B更详细地说明抛负载脉冲的来源，

 

16、各种编辑更新和澄清。

 

ISO16750-2:2023测试项目

 

接下来，我们来具体解析ISO16750-2:2023中的测试项目吧

 

1、Gerneral 通用要求

 

新版增加了对电流和电感参数的允差规定

 

2、DC supply voltage 直流供电电压

 

实验目的：检验设备在最小和最大供电电压范围内的功能设计是否符合设计要求。

 

变化：

 

A、新版增加了测试条件组合和测试波形

 

B、新增了Z代码，增加了测试的灵活性。

 

表1 直流电源电压的实验条件组合

 

表2 标称电压为12V的系统的电源电压

 

 

 

表3 标称电压为24V的系统的电源电压

 

该项目给出了具体测试方式和测试曲线示意图，具体规定了电压持续时间、上升时间和下降时间

 

图1直流电源电压测试曲线

实验操作步骤：

 

a、连接DUT并设置相应的输入电压。

 

b、使用图1和表2中所述的测试配置文件。DUT设置应在DUT处于3.3工作模式、3.4工作模式(即测试最小和最大负载条件)以及Tmin和Tmax的情况下运行。

 

c、最后在室温、正常负载条件下运行一次，运行模式为IS016750-1中定义的3.2。试验条件组合见表1。

 

d、需要注意的是如有多个电源输入，则对各输入进行Umax和Umin组合测试

 

3、Overvoltage 过电压测试

 

（1）long term overvoltage 长时间过电压

 

实验目的：模拟了交流发电机调节器发生故障的条件，导致交流发电机的输出电压高于正常值。

 

A、新版明确了各测试用例下的工作模式

 

B、增加了室温及Tmin条件下的跳跃启动测试波形及参数：

 

 

（2）transient overvoltage瞬态过电压

 

实验目的：模拟了DUT（被测设备）在受到配电系统中开关负载或注入电流影响时的情况。

 

 

 

4、superimposed alternating voltage

 

叠加交流电压

 

实验目的：考验部件对车载系统中电压波纹的抗扰度，如交流发电机或者DC/DC转换器引起的波纹。

 

1、此项测试重新定义了纹波叠加试验方法，首先将频率范围扩展到200kHz，给出了12V电力系统和24V电力系统的具体测试参数，测试曲线示意图也进行了更新。

 

2、增加参考测试，即正式测试前先用电压电流监测装置监测样品端交流电压及电流，使电压达到设定值或电流打到限制值；

 

3、正式测试时，用参考测试时得到的电压值输出给样品；此时即使实测交流电压或电流与目标值有变化也不再进一步调整输出值，相当于CS或BCI开路测试；

 

4、测试前后DUT阻抗。如图，将如带有电压探针的示波器连接到测试信号发生器输出端（由DUT加载）将示波器的探针和电压表连接到DUT的输入端。

 

 

现要求明细了纹波注入测试的具体流程，参照步骤如下：

从参考测试中确定的各频点下的UR施加到DUT。即使Ipp达到最大限值，也不允许降低UR。测试过程的连接布置与参考测试一致。测试过程中需要记录测试的Ipp和Upp值。如果DUT由两个或多个电源供电，则应执行以下测试组合：

1、同时施加到所有电源线；

2、纹波注入到其中一根电源线，其它电源线供电电压为Usmin；依次遍历各电源线。

5、Slow decrease and increase of supply voltage电源电压缓慢下降和上升

 

实验目的：模拟蓄电池在慢速放电和充电的情况下部件的功能设计是否符合要求。

 

a. 增加了下述波形示意图；

 

b. 增加了多条供电线时，对每根供电线单独测试的要求；

 

此测试中，将电源电压从UA降低到0V，然后从0V增加到UA，如下图所示，施加（0.5±0.1）V/min的变化率，线性或不超过25mV的相等步长。

 

(1)电源电压缓慢下降和上升的测试曲线

 

 

6、Discontinuities in supply voltage

 

供电电压的不连续性

 

（1）drop or interrupts in supply voltage 

 

电压跌落或者中断

 

此项为新增测试项；

 

增加了DUT具有多条供电线时单独测试每一根线的测试要求；

 

明确了DUT测试时的工作模式为3.4；

 

明确了带DUT时由于线电感造成电压过冲时可以在DUT输入端并联低感电阻降低过冲的方法

 

（1.1）标称电压为12V的系统的短电压降

（1.2）、标称电压为24V的系统的短电压降

（1.2.1）测试用例1-可变中断时间

 

（1.2.2）测试用例2-可变恢复时间

（2）Reset behavior at voltage drop

 

复位特性

 

新版本明确了测试时DUT的工作模式为3.4；

 

增加了对内部有电容缓冲器（不能通过外部电源进行放电）的DUT的复位电压的监测方式，即监测DUT内部电压是否达到了设定的复位电压；

 

明确了含有多条供电线的DUT测试时应将测试电压同时施加在所有供电线上；

（3） staring profile

 

启动特性

 

新版本明确了DUT测试时的工作模式为3.2；

 

测试循环间的间隔时间由2012版的1s~2s修改为≥2s，直到DUT恢复所有功能；

 

（4） Load dump 

 

抛负载 

 

明确了DUT测试时的工作模式为3.4；

 

增加了试验脉冲B 12V DUT的4个严酷等级；

 

试验脉冲A

 

（4.1） 测试A–无集中负载转储抑制

（4.2） 测试B–具有集中负载转储抑制

 

7、Reversed Voltage 反极性测试

 

实验目的：检查 DUT 在使用辅助启动装置的情况下承受反向电池连接的能力。

 

该测试不适用于：交流发电机、带钳位二极管和没有外部反极性保护装置的端子

 

新版本增加了试验波形及参数；

 

新版本24V系统反向电压由2012版的-28V改为-26V；

 

（7.1）反向电压测试用例1

（7.2）反向电压测试用例2

本项目测试需要正负极双向可变的双极性直流稳压电源。

 

8、Ground reference and supply offest

 

供电偏移和接地偏移

 

此项测试中，新标具体描述了测试方法，给出了一个电源和一个GND引脚的测试变化列表，和接地示例图。

 

（8.1）接地参考和电源偏移示例

9、Open circuit tests

 

开路测试

 

此项测试分为单线中断和多线中断。

 

单线中断测试须满足如下条件：

 

— 中断时间：（10±1）s；

 

— 开路电阻：≥10MΩ；

 

— 最大中断转换时间≤10ms（新增）

 

（9.1） single line interruption 单根线中断

 

短期开路事件的中断模式

 

（9.2） Multiple line interruption 多根线中断

 

多线中断须满足如下条件：

 

— 中断时间：（10±1）s；

 

— 开路电阻：≥10MΩ。

 

10、Short circuit/overload production

 

短路/过载保护

 

实验目的：验证输入或者输出端的短路或者过载能力

 

新版明确了测试方法；

 

明确了DUT测试时的工作模式为3.4；

 

分为2个实验

 

信号线和负载线的短路实验

 

过载实验

 

11、withstand voltage 耐电压

 

实验目的：验证电介质的绝缘耐压能力。本实验仅适用于对含有电感元件（如继电器，电机，线圈）或者连接到电感负载电路的系统或者部件。

 

具体实验步骤或者要求如下：

 

A、 湿热循环实验后，部件应在室温下存放0.5小时。

 

B、 DUT的工作模式ISO16750-1里的1.1或者1.2

 

C、 向DUT施加500V 的交流电压（50Hz/60Hz），持续时间60s

 

D、 交流电压施加位置介于

 

- 具有电流隔离的端子

 

- 端子和外壳，具有带电流隔离的导电面板

 

- 在塑料外壳的情况下，端子和缠绕在外壳周围的电极（如金属箔）

 

结果要求：

 

最低功能状态等级C，且实验过程中不能发生介电击穿或者火花。

 

12、Insulation resistance  绝缘电阻

 

实验目的：用于检测部件的绝缘特性，确保避免DUT的绝缘电路和传导部件之间的最小阻抗。

 

具体实验步骤或者要求如下：

 

A、 湿热循环实验后，部件应在室温下存放0.5小时。

 

B、 DUT的工作模式ISO16750-1里的1.1或者1.2

 

C、 向DUT施加500V 的直流电压，持续时间60s

 

D、 电压施加位置介于

 

- 具有电流隔离的端子

 

- 端子和外壳，具有带电流隔离的导电面板

 

- 在塑料外壳的情况下，端子和缠绕在外壳周围的电极（如金属箔）

 

结果要求：

 

绝缘电阻＞10MΩ。