無論是新能源還是傳統(tǒng)的汽車,在啟動、行駛過程中,由于復雜的工況,會導致供電母線上電壓劇烈的波動。這就給眾多的車載控制和用電設備的安全、可靠性帶來巨大隱患。因此,車載的用電設備,無論是動力還是控制,必須具備足夠的供電適應能力。
供電適應性相關(guān)的標準體系
汽車行業(yè)的開發(fā)和設計工程師,都會了解ISO16750,7637等汽車零部件電氣特性和安全測試規(guī)范。ISO在出臺標準時,涉及企業(yè)和組織的數(shù)量眾多,定義的測試要求相對比較低。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)標準,如JASO D001-94(日本汽車行業(yè)標準),SAE J1113-2(美國汽車工程師學會),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)標準,是電壓波形定義和測評實施要求,以及波形對應的真實環(huán)境。例如下圖的瞬態(tài)跌落電壓、拋負載波形。
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,之后電壓又恢復正常。電壓跌落持續(xù)時間很短(少于100ms)。瞬態(tài)電壓跌落會對周圍的用電設備產(chǎn)生短時供電中斷。
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計。
測試評價標準:等級B,或更嚴格的等級A。
設計和改進方法:
1.增大電壓輸入端的儲能電容,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,啟動boost電路,維持正常電壓。
拋負載波形
解釋:啟動馬達或大電流用電設備,在開啟或關(guān)閉電源的瞬間,電壓在短時間內(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100V,24V系統(tǒng)甚至高達200V,持續(xù)400mS左右恢復到正常。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:模擬拋負載工況下功能是否符合設計。
測試評價標準:等級C。
設計和改進方法:使用TVS瞬態(tài)抑制保護電路,將電壓限制在相對較低的范圍內(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)。
測試評價標準等級的定義
在實施標準中定義的電壓波形驅(qū)動時,被測對象可能會造成性能、功能上的差異,甚至損壞。電壓波動的影響可以分為兩個階段,即異常電壓期間和電壓恢復正常之后;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、自動重啟、人為重啟和物理損壞五個等級,通常用英文字母ABCDE表示。
等級
在施加騷擾期間
在施加騷擾之后
/A
能執(zhí)行其預先設計的所有功能
_
二級/B
有一項或多項指標超出規(guī)定的偏差
自動恢復到正常工作范圍內(nèi)
三級/C
不執(zhí)行其預先設計的一項或多項功能
能自動恢復到正常操作狀態(tài)
四級/D
不執(zhí)行其預先設計的一項或多項功能
需要通過簡單的“操作或使用”復位動作,才能自動恢復到正常操作狀態(tài)
五級/E
不執(zhí)行其預先設計的一項或多項功能
如果不修理或不替換裝置或系統(tǒng),則不能恢復其正常操作。
測試手段
實力雄厚的公司或者檢測機構(gòu),通常采用專用的測試系統(tǒng),執(zhí)行標準中定義的測試項,提供產(chǎn)品兼容性測試,作為產(chǎn)品是否達標的資質(zhì)證明,這些系統(tǒng)往往價格昂貴,功能單一,即使大廠也很少。
對于絕大多數(shù)公司的研發(fā)測試工程師來說,受到預算的限制,以及在產(chǎn)品失效分析和改進時,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先進電源系統(tǒng)受到工程師的廣泛青睞。
APS先進電源系統(tǒng)用于車載電源適應性測試:
功率20W至30KW(并機600KW),電壓2000V,電流800A。
電壓斜率高達10000V/mS(2000V上升/下降時間,<200us)并可編輯 64KSa點任意波形。
200kSa/s、18bit 數(shù)字化儀和長時間的數(shù)據(jù)記錄,直接進行高達2000V,800A的同時測量。
BV9200 APS程控和分析軟件,可實現(xiàn)常見標準波形、波形拼接序列、數(shù)學公式,波形文件導入等多種方式。
APS 波形編輯和生成工具
APS 生成電壓瞬態(tài)跌落
電動汽車高壓零部件電氣特性和安全測試
新能源汽車中,功率強大的動力系統(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,1000V的高壓瞬態(tài)模擬和測試的要求也應運而生。例如,由歐洲各大車廠編訂的新能源汽車電氣特性測試及安全規(guī)范LV123,旨在驗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OBC等。
LV123 標準測試項目的定義與上述ISO17650或LV124標準定義的測試項目基本類似,分為靜態(tài)和動態(tài)的測試項目,如拋負載,高壓直流疊加交流紋波等。主要區(qū)別就在于更高的電壓等級。
利用RP7983A 高壓、大功率APS電源,單臺功率30KW,電壓2000V,高達10000V/mS的電壓斜率(2000V上升/下降時間<200us),可以為工程師在研發(fā)和驗證過程中的測試提供了方便。
在1200V直流電壓上疊加頻率10KHz,
峰峰值135V紋波
RP7983A實現(xiàn)480V系統(tǒng)拋負載波形,
拋負載電壓620V
關(guān)于是德科技
是德科技提供先進的設計和驗證解決方案,旨在加速創(chuàng)新,創(chuàng)造一個安全互聯(lián)的世界。我們在關(guān)注速度和精度的同時,還致力于通過軟件實現(xiàn)更深入的洞察和分析。在整個產(chǎn)品開發(fā)周期中,即從設計仿真、原型驗證、自動化軟件測試、制造分析,再到網(wǎng)絡性能優(yōu)化與可視化的整個過程中,是德科技能夠更快地將具有前瞻性的技術(shù)和產(chǎn)品推向市場,充分滿足企業(yè)、服務提供商和云環(huán)境的需求。我們的客戶遍及通信和工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)、航空航天與國防、汽車、能源、半導體和通用電子等市場。2021 財年,是德科技收入達 49 億美元。
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