新能源汽车供电适应性设计和改进方法

无论是新能源还是传统的汽车，在启动、行驶过程中，由于复杂的工况，会导致供电母线上电压剧烈的波动。这就给众多的车载控制和用电设备的安全、可靠性带来巨大隐患。因此，车载的用电设备，无论是动力还是控制，必须具备足够的供电适应能力。

 

 

供电适应性相关的标准体系

汽车行业的开发和设计工程师，都会了解ISO16750，7637等汽车零部件电气特性和安全测试规范。ISO在出台标准时，涉及企业和组织的数量众多，定义的测试要求相对比较低。有些国家、地区和企业联盟，在此基础上，制订了更高要求的区域或企业标准，如JASO D001-94(日本汽车行业标准)，SAE J1113-2(美国汽车工程师学会)，VW80000/LV124/LV148(大众汽车)，Ford FMC 1278(福特汽车)。

波形的定义

与此相关标准，核心是电压波形定义和测评实施要求，以及波形对应的真实环境。例如下图的瞬态跌落电压、抛负载波形。

瞬间跌落波形

 

 

解释：模拟电路短路瞬间，出现意外高短路电流，母线电压快速跌落，大电流熔断器或断路器熔断，之后电压又恢复正常。电压跌落持续时间很短(少于100ms)。瞬态电压跌落会对周围的用电设备产生短时供电中断。

目的：模拟在电压瞬间跌落过程中，其他电路功能是否符合设计。

测试评价标准：等级B，或更严格的等级A。

设计和改进方法：

1.增大电压输入端的储能电容，满足在跌落期间控制器的用电需求。

2.增加辅助的boost电路，在电压跌落到某一电压时，启动boost电路，维持正常电压。

抛负载波形

 

 

解释：启动马达或大电流用电设备，在开启或关闭电源的瞬间，电压在短时间内突然发生不正常陡升现象。12V系统中电压尖峰可能高达100V，24V系统甚至高达200V，持续400mS左右恢复到正常。车载电子产品，特别是微电子组件极容易被电压陡升陡降破坏。

目的：模拟抛负载工况下功能是否符合设计。

测试评价标准：等级C。

设计和改进方法：使用TVS瞬态抑制保护电路，将电压限制在相对较低的范围内，如12V系统，尖峰电压限制在35V以内，24V系统限制在60V以内。

测试评价标准等级的定义

在实施标准中定义的电压波形驱动时，被测对象可能会造成性能、功能上的差异，甚至损坏。电压波动的影响可以分为两个阶段，即异常电压期间和电压恢复正常之后;再根据造成的影响程度，可依次划分为不受影响、性能下降、自动重启、人为重启和物理损坏五个等级，通常用英文字母ABCDE表示。

等级在施加骚扰期间在施加骚扰之后

一级/A能执行其预先设计的所有功能

二级/B有一项或多项指标超出规定的偏差自动恢复到正常工作范围内

三级/C不执行其预先设计的一项或多项功能能自动恢复到正常操作状态

四级/D不执行其预先设计的一项或多项功能需要通过简单的“操作或使用”复位动作，才能自动恢复到正常操作状态

五级/E不执行其预先设计的一项或多项功能如果不修理或不替换装置或系统，则不能恢复其正常操作。

测试手段

实力雄厚的公司或者认证检测机构，通常采用专用的测试系统，执行标准中定义的测试项，提供产品兼容性测试报告，作为产品是否达标的资质证明，这些系统往往价格昂贵，功能单一，即使大厂也很少。

对于绝大多数公司的研发测试工程师来说，受到预算的限制，以及在产品失效分析和改进时，需要做更多、更灵活的参数调整。集高性能电源、任意波形、示波器、数据记录仪于一体的APS先进电源系统受到工程师的广泛青睐。

 

 

APS先进电源系统用于车载电源适应性测试：

•功率20W至30KW(并机600KW)，最高电压2000V，最大电流800A。

•电压斜率高达10000V/mS(2000V上升/下降时间，<200us)并可编辑 64KSa点任意波形。

•200kSa/s、18bit 数字化仪和长时间的数据记录，直接进行高达2000V，800A的同时测量。

•BV9200 APS程控和分析软件，可实现常见标准波形、波形拼接序列、数学公式，波形文件导入等多种方式。

APS 波形编辑和生成工具

 

 

APS 生成电压瞬态跌落

 

 

电动汽车高压零部件电气特性和安全测试

新能源汽车中，功率强大的动力系统，造成车载供电总线的不稳定因素大幅上升;而电池电压的逐步升级，1000V的高压瞬态模拟和测试的要求也应运而生。例如，由欧洲各大车厂编订的新能源汽车电气特性测试及安全规范LV123，旨在验证汽车中高压组件的安全性和电气参数，如高压电池系统、逆变器、高压转低压DC-DC，车载充电机OBC等。

LV123 标准测试项目的定义与上述ISO17650或LV124标准定义的测试项目基本类似，分为静态和动态的测试项目，如抛负载，高压直流叠加交流纹波等。最主要区别就在于更高的电压等级。

利用RP7983A 高压、大功率APS电源，单台功率30KW，最高电压2000V，高达10000V/mS的电压斜率(2000V上升/下降时间<200us)，可以为工程师在研发和验证过程中的测试提供了方便。

在1200V直流电压上叠加频率10KHz，

峰峰值135V纹波

 

 

RP7983A实现480V系统抛负载波形，

抛负载电压620V

 

 

关于是德科技

是德科技提供先进的设计和验证解决方案，旨在加速创新，创造一个安全互联的世界。我们在关注速度和精度的同时，还致力于通过软件实现更深入的洞察和分析。在整个产品开发周期中，即从设计仿真、原型验证、自动化软件测试、制造分析，再到网络性能优化与可视化的整个过程中，是德科技能够更快地将具有前瞻性的技术和产品推向市场，充分满足企业、服务提供商和云环境的需求。我们的客户遍及全球通信和工业生态系统、航空航天与国防、汽车、能源、半导体和通用电子等市场。2021 财年，是德科技收入达 49 亿美元。

原文标题：电动汽车高压零部件供电适应性测试方案

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　　审核编辑：汤梓红