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電動汽車高壓零部件供電適應性測試方案

發(fā)布時間:2022-06-01 來源:是德科技 責任編輯:wenwei

【導讀】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。


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供電適應性相關的標準體系


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


與此相關標準,核心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


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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


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解釋:啟動馬達或大電流用電設備,在開啟或關閉電源的瞬間,電壓在短時間內突然發(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,如12V系統(tǒng),尖峰電壓限制在35V以內,24V系統(tǒng)限制在60V以內。


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。


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測試手段


實力雄厚的公司或者認證檢測機構,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)品兼容性測試報告,作為產(chǎn)品是否達標的資質證明,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。


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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),最高電壓2000V,最大電流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

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APS 生成電壓瞬態(tài)跌落

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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。最主要區(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,最高電壓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

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RP7983A實現(xiàn)480V系統(tǒng)拋負載波形,拋負載電壓620V

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