電動(dòng)汽車高壓零部件供電適應(yīng)性測(cè)試方案

無論是新能源還是傳統(tǒng)的汽車，在啟動(dòng)、行駛過程中，由于復(fù)雜的工況，會(huì)導(dǎo)致供電母線上電壓劇烈的波動(dòng)。這就給眾多的車載控制和用電設(shè)備的安全、可靠性帶來巨大隱患。因此，車載的用電設(shè)備，無論是動(dòng)力還是控制，必須具備足夠的供電適應(yīng)能力。

供電適應(yīng)性相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)體系

汽車行業(yè)的開發(fā)和設(shè)計(jì)工程師，都會(huì)了解ISO16750，7637等汽車零部件電氣特性和安全測(cè)試規(guī)范。ISO在出臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，涉及企業(yè)和組織的數(shù)量眾多，定義的測(cè)試要求相對(duì)比較低。有些國家、地區(qū)和企業(yè)聯(lián)盟，在此基礎(chǔ)上，制訂了更高要求的區(qū)域或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如JASO D001-94（日本汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)），SAE J1113-2（美國汽車工程師學(xué)會(huì)），VW80000/LV124/LV148（大眾汽車），F(xiàn)ord FMC 1278(福特汽車)。

波形的定義

與此相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，核心是電壓波形定義和測(cè)評(píng)實(shí)施要求，以及波形對(duì)應(yīng)的真實(shí)環(huán)境。例如下圖的瞬態(tài)跌落電壓、拋負(fù)載波形。

瞬間跌落波形

解釋：模擬電路短路瞬間，出現(xiàn)意外高短路電流，母線電壓快速跌落，大電流熔斷器或斷路器熔斷，之后電壓又恢復(fù)正常。電壓跌落持續(xù)時(shí)間很短（少于100ms）。瞬態(tài)電壓跌落會(huì)對(duì)周圍的用電設(shè)備產(chǎn)生短時(shí)供電中斷。

目的：模擬在電壓瞬間跌落過程中，其他電路功能是否符合設(shè)計(jì)。

測(cè)試評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：等級(jí)B，或更嚴(yán)格的等級(jí)A。

設(shè)計(jì)和改進(jìn)方法：

1. 增大電壓輸入端的儲(chǔ)能電容，滿足在跌落期間控制器的用電需求。

2. 增加輔助的boost電路，在電壓跌落到某一電壓時(shí)，啟動(dòng)boost電路，維持正常電壓。

拋負(fù)載波形

解釋：啟動(dòng)馬達(dá)或大電流用電設(shè)備，在開啟或關(guān)閉電源的瞬間，電壓在短時(shí)間內(nèi)突然發(fā)生不正常陡升現(xiàn)象。12V系統(tǒng)中電壓尖峰可能高達(dá)100V，24V系統(tǒng)甚至高達(dá)200V，持續(xù)400mS左右恢復(fù)到正常。車載電子產(chǎn)品，特別是微電子組件極容易被電壓陡升陡降破壞。

目的：模擬拋負(fù)載工況下功能是否符合設(shè)計(jì)。

測(cè)試評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：等級(jí)C。

設(shè)計(jì)和改進(jìn)方法：使用TVS瞬態(tài)抑制保護(hù)電路，將電壓限制在相對(duì)較低的范圍內(nèi)，如12V系統(tǒng)，尖峰電壓限制在35V以內(nèi)，24V系統(tǒng)限制在60V以內(nèi)。

測(cè)試評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)的定義

在實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)中定義的電壓波形驅(qū)動(dòng)時(shí)，被測(cè)對(duì)象可能會(huì)造成性能、功能上的差異，甚至損壞。電壓波動(dòng)的影響可以分為兩個(gè)階段，即異常電壓期間和電壓恢復(fù)正常之后；再根據(jù)造成的影響程度，可依次劃分為不受影響、性能下降、自動(dòng)重啟、人為重啟和物理損壞五個(gè)等級(jí)，通常用英文字母ABCDE表示。

測(cè)試手段

實(shí)力雄厚的公司或者認(rèn)證檢測(cè)機(jī)構(gòu)，通常采用專用的測(cè)試系統(tǒng)，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)中定義的測(cè)試項(xiàng)，提供產(chǎn)品兼容性測(cè)試報(bào)告，作為產(chǎn)品是否達(dá)標(biāo)的資質(zhì)證明，這些系統(tǒng)往往價(jià)格昂貴，功能單一，即使大廠也很少。

對(duì)于絕大多數(shù)公司的研發(fā)測(cè)試工程師來說，受到預(yù)算的限制，以及在產(chǎn)品失效分析和改進(jìn)時(shí)，需要做更多、更靈活的參數(shù)調(diào)整。集高性能電源、任意波形、示波器、數(shù)據(jù)記錄儀于一體的APS先進(jìn)電源系統(tǒng)受到工程師的廣泛青睞。

APS先進(jìn)電源系統(tǒng)用于車載電源適應(yīng)性測(cè)試：

?功率20W至30KW（并機(jī)600KW），最高電壓2000V，最大電流800A。

?電壓斜率高達(dá)10000V/mS（2000V上升/下降時(shí)間，<200us）并可編輯 64KSa點(diǎn)任意波形。

?200kSa/s、18bit 數(shù)字化儀和長時(shí)間的數(shù)據(jù)記錄，直接進(jìn)行高達(dá)2000V，800A的同時(shí)測(cè)量。

?BV9200 APS程控和分析軟件，可實(shí)現(xiàn)常見標(biāo)準(zhǔn)波形、波形拼接序列、數(shù)學(xué)公式，波形文件導(dǎo)入等多種方式。

APS 波形編輯和生成工具

APS 生成電壓瞬態(tài)跌落

電動(dòng)汽車高壓零部件電氣特性和安全測(cè)試

新能源汽車中，功率強(qiáng)大的動(dòng)力系統(tǒng)，造成車載供電總線的不穩(wěn)定因素大幅上升；而電池電壓的逐步升級(jí)，1000V的高壓瞬態(tài)模擬和測(cè)試的要求也應(yīng)運(yùn)而生。例如，由歐洲各大車廠編訂的新能源汽車電氣特性測(cè)試及安全規(guī)范LV123，旨在驗(yàn)證汽車中高壓組件的安全性和電氣參數(shù)，如高壓電池系統(tǒng)、逆變器、高壓轉(zhuǎn)低壓DC-DC，車載充電機(jī)OBC等。

LV123 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試項(xiàng)目的定義與上述ISO17650或LV124標(biāo)準(zhǔn)定義的測(cè)試項(xiàng)目基本類似，分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的測(cè)試項(xiàng)目，如拋負(fù)載，高壓直流疊加交流紋波等。最主要區(qū)別就在于更高的電壓等級(jí)。

利用RP7983A 高壓、大功率APS電源，單臺(tái)功率30KW，最高電壓2000V，高達(dá)10000V/mS的電壓斜率（2000V上升/下降時(shí)間<200us），可以為工程師在研發(fā)和驗(yàn)證過程中的測(cè)試提供了方便。

在1200V直流電壓上疊加頻率10KHz，峰峰值135V紋波

RP7983A實(shí)現(xiàn)480V系統(tǒng)拋負(fù)載波形，拋負(fù)載電壓620V