电动汽车高压零部件供电适应性测试方案

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。

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