ISO16750-2標準介紹的是電氣負荷部分。隨著目前車輛的動力來自于可充電電池和氫能等清潔能源,車輛的電氣負載特性在近年來產生了極大的變化。因此ISO16750-2標準隨之進行更新,以適應更復雜要求。
ISO16750-2目前已從第四版的ISO16750-2:2012更新至第五版ISO16750-2:2023。最新版已于2023年7月發行。其主要變化有:
原要求僅對頻率和時間、電壓、電阻提出了允差要求。現更新后對電流和電感也作了允差要求。具體要求值如下:
——頻率和時間:±5%;
——電壓:±0.2V;
——電流:±2%;
——電感:±10%;
——電阻:±10%。
在ISO 16750-2:2023中,DUT數量至少要提供兩個。如果根據客戶和供應商之間的協議判斷有必要,則增加的樣本量可以用于最終驗證階段(過程驗證)。
對于在二次饋電上運行的設備和單元(例如,由12V DUT提供5V供電的傳感器),應特別考慮電壓供應范圍,具體測試應根據實際車輛安裝進行調整。哪些測試適用,哪些考慮也適用,應在客戶和供應商之間達成一致。
對于進行二次饋電的裝置或單元,有時與提供二次饋電的12/24 V DUT一起測試。
對整個測試波形進行了更新,對最大工作電壓USmax 和最小工作電壓 USmin 均作出了保持時間和上升速率等規定。測試波形如下圖:
測試過程中,針對不同的溫度,需要將 DUT 運行在不同的工況下進行測試。
測試不再按照12V 和 24 V系統進行劃分,而是按照測試項目進行劃分,并指定項目是否適用12V或24V系統。
12V/24V系統采用18V/36V供電持續60分鐘。新增要求在3.4模式(發電機工作時供電電壓UA下最大負載)下測試。
12V系統測試項目,新增了上升/下降時間≤10ms要求,并增加了恢復時間。
適用于12V/24V 系統,用于模擬DUT受到開關負載或配電系統中注入電流的負載的影響。DUT 測試工況為3.4模式。
對冗余電源處理時,其中一個端口進行測試,其余端口保持在UA。功能狀態至少應達到B級,客戶和供應商同意情況下可放寬至C級。
原要求測試頻率范圍為:50Hz~25kHz?,F更新頻率范圍包含兩段:f1: 10 Hz ~ 30 kHz、f2: 30 kHz ~ 200 kHz。
其中f1頻段適用于DUT供電由無電池的發電機(緊急運行情況)、發電機供電、DC/DC轉換器提供;f2頻段適用于DUT供電由DC/DC轉換器提供??梢?,新要求相較于原要求,不僅在f1段頻率范圍變得更寬,而且要求對DC/DC轉換器進行更高頻段f2測試,以適應現階段電動車輛供電形式的變化。
原要求交流電壓注入方式為掃頻模式,頻率采用對數軸,從50Hz~25kHz采用三角形掃頻,持續時間120s,掃頻連續5次。現要求測試采用步進模式,頻率步進為對數2%步進,每個頻率點測試時間≥2s,僅測試一遍。
原要求對電流無限制要求?,F要求f1頻段內電流紋波峰峰值Ipp≤15A,f2頻段內電流紋波峰峰值Ipp≤10A。
對于12V系統,原要求Upp最大值為4V,現要求Upp大值為6V,并增加各等級對應的DUT應用場景;
對于24V系統,Upp最大值均為10V,保持不變。
而嚴酷度等級的表達方式改為按照產品類型進行區分,發生較大變化,如下表。
原版本無參考測試要求,采用直接注入進行測試。
現版本中要求在進行3.2模式(典型操作模式)的干擾注入測試前,先進行3.3模式(連接線束,上電UA,最小負載,輔助設備不啟用)的參考測試。
參考測試過程中要求DUT內部能量緩沖起作用,如果DUT的結構具有任何開關來切斷能量緩沖(如端口濾波),參考測試將不能正確確認電壓紋波UR。電壓紋波UR和測試電壓Upp之間會由于線纜和能量緩沖系統影響導致UR值可能會比Upp值大得多。
參考測試的目的是確定紋波電壓UR,以便注入到DUT的紋波電流不超過Ipp。
參考測試過程中,電源應在U0上注入一個交流電壓UR,UR應逐步增加,直到DUT處的Upp達到目標等級或Ipp達到最大電流限值。應記錄每個頻率下的UR。
原要求為按測試布置進行連接,設定相應電壓進行測試。
現要求明細了紋波注入測試的具體流程,如下:
從參考測試中確定的各頻點下的UR施加到DUT。即使Ipp達到最大限值,也不允許降低UR。測試過程的連接布置與參考測試一致。測試過程中需要記錄測試的Ipp和Upp值。如果DUT由兩個或多個電源供電,則應執行以下測試組合:
1、同時施加到所有電源線;
2、紋波注入到其中一根電源線,其它電源線供電電壓為USmin;依次遍歷各電源線。
現要求直接使用電源作為供應端,不要求使用掃頻信號源作為頻率發生。同時在布置中要求了對U0+UR 、Ipp、U0+Upp的測試點位。要求Ipp和U0+Upp的測試點距離DUT 10cm范圍內。
原要求僅為達到等級A(所有功能在測試期間和測試之后都按設計的要求執行)即可。
現不僅要求3.2模式下需要達到等級A,還要求在紋波注入前后測試DUT端口的阻抗。DUT端口阻抗允差應由供應商和車企之間協商確認,若超出范圍則判定為失效,功能等級為E。
以(0.5±0.1)V/min的線性變化率或以不大于25 mV的步長,將供電電壓由UA降到0V,然后從0V升到UA。其最高測試電壓從USmin提高至UA。
如果DUT由兩個或多個冗余電源提供,則應進行以下測試組合:
- 對所有冗余供電線路同時施加測試電壓;
- 測試電壓適用于其中一條冗余供電線,而其他供電線則保持在ISO 16750-1中定義的UA處。對每個冗余供電線重復操作。
在分別在表3或表4中所示的電源電壓范圍內進行測試時,在主動運行模式下,需要在ISO 16750-1中定義的功能狀態A。此范圍外功能狀態至少應達到D級,必要時可要求達到更嚴酷的C級。
對于具有冗余供電的DUT,根據暴露的組合,可以指定到功能狀態類A。這應由客戶和供應商達成一致。
明確DUT工況、對多個供電線路情況進行詳細描述、細化測試要求。
將試驗脈沖同時加到DUT的有效輸入端。上升和下降時間應不超過10 ms。12V/24V系統從USmin下降至4.5V/9V,脈沖起始和結束時間分別為10s~10.1s。
如果DUT由兩個或多個冗余電源提供,如果客戶和供應商同意,則應一次對其中一個冗余供電線路施加測試電壓。其他供電應保持在ISO 16750-1中定義的USmin。
主要來源ISO 7637-2測試要求
使用常閉開關,DUT分別替換成1kΩ和10Ω的低電感電阻進行開關反應時間測試,測試時間要求<10μs
如果DUT由兩個或多個冗余電源提供,如果客戶和供應商同意,則應一次對其中一個冗余供電線路施加測試電壓。其他供電應保持在ISO 16750-1中定義的USmin。
步進中斷時間:tmicro隨次數慢慢增加,從10μs最大至2s
恢復時間:trecovery ≥5s
循環數:1
測試用例二:可變恢復時間
步進中斷時間:trecovery隨次數慢慢增加,從100μs最大至10s
恢復時間:tmicro ≥100ms
循環數:1
明確DUT工況(3.4模式)、內部帶電容器、對多個供電線路情況進行詳細描述
供電電壓以5%步長從USmin降到0.95USmin,保持5s,再上升到USmin,至少保持10s并進行功能試驗。然后將電壓降至0.9USmin等等,按圖6所示以USmin的5%梯度繼續進行直到降到0V,然后再將電壓升到USmin。
如果DUT由兩個或多個冗余電源提供,如果客戶和供應商同意,則應一次對其中一個冗余供電線路施加測試電壓。其他供電應保持在ISO 16750-1中定義的USmin。
如果DUT在電壓供應線上有內部電容緩沖器,可以在電壓下降期間維持DUT的內部電壓,則建議在測試期間監測DUT內部電源電壓,以確保DUT電源電壓水平已降至中每個步驟定義的測試水平。如果由于測試可行性(如密封DUT),導致在實際測試設置中無法進行電壓監測,則應以其他方式顯示內部電壓降的可遵循性,如模擬、實驗室測量、計算、工程判斷。
周期恢復時間延長
將啟動特性試驗脈沖應用于DUT的所有相關輸入(連接)上10次。每個啟動周期之間的恢復時間應≥2s,直到DUT 100%運行為止。應根據應用場景選擇一個或多個測試。
在車輛啟動期間工作的DUT功能狀態應達到A級,其他功能按表確定。
增加冗余電源要求
試驗脈沖發生器應能夠根據4.6.4.2.2和4.6.4.2.3產生拋負載試驗脈沖,更詳細信息見ISO 7637-2:2011附件D。拋負載發生器的性能和公差應根據附件A給出的試驗方法或等效試驗方法進行驗證。在附件B中,提供了一些關于拋負載脈沖來源的更多信息。
12V系統Us介于79~101V,trise = 10ms,td介于40~400ms,內阻Ri介于0.5~4Ω。
24V系統Us介于151~202V,trise = 10ms,td介于100~350ms,內阻Ri介于1~8Ω。
拋負載試驗脈沖發生器內阻Ri定義如下:
(10×發電機標稱電壓×發電機實際轉速)/(0.8×發電機6000轉電流×12000轉速)
如果DUT由兩個或多個冗余電源提供,如果客戶和供應商同意,則應一次對其中一個冗余供電線路施加測試電壓。其他供電應保持在ISO 16750-1中定義的USmin。
增加試驗波形詳細描述、增加冗余電源要求、對上升和下降時間作出了要求
測試波形:從USmin通過tfall ≤10ms下降到-4V,保持60s后通過trise ≤10ms回到USmin,保持120s,完成一次循環
12V系統反向電壓為-14V,從0V通過tfall ≤10ms下降至-14V,保持60s后通過trise ≤1000ms從-14V上升至0V,保持120s。
24V系統反向電壓為-28V,從0V通過tfall ≤10ms下降至-28V,保持60s后通過trise ≤1000ms從-28V上升至0V,保持120s。
本測試期間不適用操作模式。
如果DUT由兩個或多個冗余電源提供,如果客戶和供應商同意,應根據以下適用試驗用例的反向電壓一次應用于其中一個冗余電源線。其他供應或供應應保存在ISO 16750-1中定義的UB。
詳細規范測試方式、測試電壓更改、提供測試矩陣、明確DUT工況
測試電壓由UA更改為US = UB +(UA-UB)/2 ,將US應用于DUT,并確認正常運行。
偏移應分別應用于每條接地/供電線路(見右上圖),并應針對每條可能的接地/電源線路組合重復測試。對于測試覆蓋范圍的概述,建議創建一個顯示可能組合的測試矩陣。表17中給出了這種測試矩陣的示例。
所有DUT的偏移電壓為(1.0±0.1)V。試驗順序如下:
a) 對DUT施加電壓US= UB+(UA-UB)/2;
b) 對DUT的接地/供電線路施加偏移電壓;
c) 在上述條件下進行功能試驗;
d) 按不同接地/供電組合重復測試c)的內容。
對偏移電壓反向重復上述試驗。
DUT工況(3.4模式)
單線中斷測試分為兩個測試用例:靜態中斷(單個中斷事件)和動態中斷(多個中斷事件,即突發事件);增加負載要求、工況要求
DUT工況3.4模式
根據以下條件對負載電路進行本測試:
——輸出開啟;
——輸出關閉。
在DUT/系統接口的每條電路分別重復進行。試驗條件如下:
——斷開時間:(10±1)s;
——開路阻抗:≥10 MΩ。
——最大中斷轉換時間為≤10 ms。
DUT工況3.4模式
根據以下條件對負載電路進行本測試:
——輸出開啟;
——輸出關閉。
在DUT/系統接口的每條電路分別重復進行。試驗條件如下:
——開路阻抗:≥10 MΩ。
——最大中斷轉換時間為≤10 ms。
中斷時間tint=100μs,中斷循環tint-cycle=1ms,中斷循環持續時間tint-burst=10s,中斷恢復時間tint-recovery=10s,整個循環進行2次
功能狀態至少應達到C級,客戶和供應商同意情況下可放寬至D級。
對于具有冗余電源的DUT,最高可以指定功能狀態A級。這應由客戶和供應商達成一致。
新增DUT工況,對冗余電源提出要求
本測試的目的是確保在DUT遭受快速多線路中斷時,例如在拔掉到DUT的整個連接器時,達到DUT規范中定義的功能狀態。該測試適用于12 V和24 V系統。
斷開DUT的連接,然后恢復連接。觀察設備在中斷期間和中斷之后的行為。
測試運行在工況2.1模式一次,運行在工況3.4模式一次
試驗條件如下:
——斷開時間:(10±1)s;
——開路阻抗:≥10 MΩ。
對具有多個連接器的DUT,應對每一種可能的連接進行測試。
功能狀態至少應達到C級,客戶和供應商同意情況下可放寬至D級。
對于具有冗余電源的DUT,最高可以指定功能狀態A級。這應由客戶和供應商達成一致。
短路保護試驗更名為短路/過載保護試驗,增加測試方法、測試要求詳細描述。
這些測試模擬了對設備的輸入和輸出的短路和過載。該測試適用于12 V和24 V系統。
短路試驗方法
a)將待測試的DUT信號線/負載電路連接到USmax。
b)保持短路狀態,持續時間為60 s ± 10 %。
c)觀察在保持時間期間和之后DUT的行為。
d)將待測試的DUT信號線/負荷電路連接到接地。
e)保持短路狀態,持續時間為60 s ± 10 %。
f)觀察在e)中保持時間期間和之后的DUT的行為。
對DUT的所有信號線路和負荷電路輸入/輸出重復步驟a)至f)。
對于下列各項條件,應執行上述的完整測試集一次:
a) 連接電源端子和接地端子:
1) 激活輸出;
2) 停止輸出。
b)斷開的正電源電壓端子(例如,當信號線和負載電路上存在對正極 電源短路時,通過拆除DUT電纜線束保險絲來解決反向電流的影響)。
功能狀態應達到C級。
受保險絲保護的負載電路應在更換所有熔斷的保險絲后恢復正常運行(即,這些電路的功能狀態應為ISO16750-1中定義的最低D級)。
對于電子保護輸出,如果短路時的保護策略包括在指定的時間間隔內有限數量的激活重試,在關閉負載輸出之前,還應考慮在恢復正常運行之前需要用戶干預。對于這些負載輸出,功能狀態應為ISO 16750-1中定義的最小D級。
對于具有冗余電源的DUT,最高可以指定功能狀態類A。這應由客戶和供應商達成一致。
短路保護試驗更名為短路/過載保護試驗,增加測試方法、測試要求詳細描述。
這些測試模擬了對設備的輸入和輸出的短路和過載。該測試適用于12 V和24 V系統。
過載試驗方法
將DUT連接到電源上。負載電路應能正常運行。每個負載電路應單獨測試:
-100%的電流容量(標稱負載);
-150%的電流容量(過載)。
本測試僅適用于帶有負載電路的系統/部件。
功能狀態應達到C級。
對于電子保護輸出,如果過載情況下的保護策略包括在指定時間間隔內有限次數的激活重試,則在關閉負載輸出之前,還應考慮在恢復正常操作之前需要用戶干預。對于此類負載輸出,需要最低功能狀態等級D。
所有常規熔斷器保護輸出端應能承受短路電流且在熔斷器替換后能恢復到正常工作(最低達到D級)。
所有未受保護的輸出應能承受額定負載電流,但可能會被過載測試電流損壞(允許功能狀態等級E,前提是DUT中的材料符合UL94-V0的易燃性要求)。
對于具有冗余電源的DUT,最高可以指定功能狀態類A。這應由客戶和供應商達成一致。
明確適用范圍、環境相關要求、DUT工況
檢驗DUT中電介質的絕緣耐壓能力。本試驗僅對含有電感元件(例如,繼電器、電機、線圈)或連接到電感負載電路的系統/組件有要求。
該測試適用于12 V和24 V系統。
請注意,在本部分中只描述了對12/24 V組件的測試。對于帶電壓為B級的部件和/或48 V電路的部件的耐壓試驗,請參考ISO 16750-4。
按照ISO 16750-4:2023里5.6.2.2、5.6.2.3或5.6.2.4的要求進行濕熱循環試驗。所使用的濕熱循環試驗應由客戶和供應商商定。
在進行濕熱循環試驗后,系統/部件應在室溫下保持0.5小時。
將500 V rms(50 Hz至60 Hz)的正弦測試電壓應用于標稱電壓為12 V和24 V的系統中的設備,持續時間為60 s,其他電壓等級可由客戶和供應商進行確認。如下所示:
——在帶有電絕緣的端子間;
——在帶有電絕緣的端子和帶有電傳導面的殼體間;
——塑料外殼情況下,在端子和包裹外殼的電極(例如金屬箔)間。
DUT至少應滿足C級功能狀態;試驗時不得出現擊穿和閃絡。
明確適用范圍、環境相關要求、DUT工況
該測試確保了一個最小的歐姆電阻值,以避免電流隔離電路和DUT的導電部分之間的電流。檢驗DUT系統和材料的絕緣特性。
該測試適用于12 V和24 V系統。
請注意,在本部分中只描述了對12/24 V組件的測試。對于帶電壓為B級的部件和/或48 V電路的部件的耐壓試驗,請參考ISO 16750-4。
按照ISO 16750-4:2023里5.6.2.2、5.6.2.3或5.6.2.4的要求進行濕熱循環試驗。所使用的濕熱循環試驗應由客戶和供應商商定。
在進行濕熱循環試驗后,系統/部件應在室溫下保持0.5小時。
將500 V rms(50 Hz至60 Hz)的正弦測試電壓應用于標稱電壓為12 V和24 V的系統中的設備,持續時間為60 s,其他電壓等級可由客戶和供應商進行確認。如下所示:
——在帶有電絕緣的端子間;
——在帶有電絕緣的端子和帶有電傳導面的殼體間;
——塑料外殼情況下,在端子和包裹外殼的電極(例如金屬箔)間。
絕緣電阻應大于10 MΩ。對于特定的應用,可以通過客戶和供應商之間的協議來更改需求。
綠測科技針對ISO 16750-2:2023對汽車電氣性能的全新要求,現推出符合該要求的全自動測試方案。
由于市售電源大部分疊加最高的交流電壓頻率為5 kHz,在綠測優勢供應鏈下,我們提出了使用可外接高頻調制的電源和任意函數發生器組合作為輸出電源,并使用示波器來測量輸出電壓UR、測試電壓Upp和測試電流Ipp。該系統可完成ISO 16750-2:2023新版測試,尤其是疊加交流電壓測試,其系統連接示意圖如下:
VectWorks自動化軟件工具是一種現成可用的解決方案,支持遠程控制及配置測試序列,可控制多種儀器進行ISO16750系列測試,且支持自動或手動調整測試內容,以提供符合標準的自動化流程測試。
綠測ISO 16750-2:2023電氣性能測試解決方案現支持以下項目的全自動化、全流程測試:
另外,由于ISO 16750-2:2023 新增了Load Dump、micro interrupt等原ISO 7637-2相關測試,綠測可提供相關的測試儀器和手動測試解決方案用于補充相關的測試:
提供可視化的設備管理和DUT(Device Under Test)設置界面,方便用戶進行連接參數的配置。
提供連接狀態的標記功能,可以協助用戶快速定位異常點,從而加快異常的排除過程。
測試條件自定義設計,確保測試的靈活性和適應性。
測試過程實時監控界面,方便用戶對測試過程進行管控。
提供多種格式的報告文檔,方便用戶理解和分析。
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