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隨著汽車行業(yè)智能化、網聯化、電動化的變革，電動車輛的EMC測試，正日漸成為車輛研發(fā)測試中至關重要的領域。

本篇是系列文章的第一部分，重點解讀電動車輛高壓元器件 EMC 測試標準與應用，以及 AMETEK CTS 實現相應測試的解決方案。

電動車輛 EMC 測試應用與標準一覽

電動車輛高壓元器件的直流標準和測試包括：

• ISO 21498-2
  
• LV 123 及相關標準
• VW 80300
• ISO TS 7637-4

下面，我們就來詳細解析這些標準需要執(zhí)行的測試。

ISO 21498：電動道路車輛——B級電壓系統(tǒng)和組件的電氣規(guī)范和試驗

• 此標準分為兩個部分:

• 標準于2021年3月發(fā)布
• 用于B級電力推進系統(tǒng)
• 獲得所有主要汽車廠家支持
• 與 LV 123 標準測試相類似

ISO 21498 標準的第 1 部分提供了可充電能量存儲系統(tǒng) (RESS) 和電力推進系統(tǒng)的電壓子類和特性的定義。它根據工作電壓定義了這些子類的，其中列出的電壓子類用于當前或未來各種電動道路車輛的電壓 B 級系統(tǒng)。第 2 部分提供了用于電動道路車輛的 B 級電壓的電氣和電子元件的電氣測試?？紤]到通常的駕駛場景以及與正常操作的偏差，涵蓋了所有相關特性， 概括性地描述了測試的目的、設置、程序和要求。

ISO 21498-1 電壓等級和運行狀態(tài)

• 電壓等級
  
  

• 運行狀態(tài)
  
  

ISO 21498-2 元器件電氣試驗

ISO 21498-2 測試設置

• 傳導測試
  

a    DUT

b    B 級電壓電路

c    A 級電壓電路

1    B 級電壓連接：HV+

2    B 級電壓連接：HV-

3    A 級電壓功率

4    I/O 和總線信號

5    直接連接到電壓等級 A 電池接地的端子

6    電動底盤

7    高壓直流電源

8    電流傳感器（可選）

• 發(fā)射測試

a    DUT

b    B 級電壓電路

c    A 級電壓電路

f    與車輛內部一致的電纜，其長度應由客戶和供應商商定

g    接地平面

h    可屏蔽盒（可選）

AN    人工網絡（附錄D）

CS   與B類電壓電壓源并聯的去耦電容器，靠近人工網絡（如需）

1    B 級電壓連接：HV+

2    B 級電壓連接：HV-

3    A 級電壓功率

4    I/O 和總線信號

5    直接連接到電壓等級 A 電池接地的端子

6    電動底盤

7    高壓直流電源

LV 123 標準概述

• 德國汽車廠家，奧迪、寶馬、戴姆勒、保時捷和大眾
• 就電動汽車高壓元器件的通用測試達成一致
• 驗證安全和電氣參數
• 作為制造商標準適用，即 MBN LV 123、VW 80303 等
• 測試設置未定義，但應予以記錄
• 允許供應商使用相同的設備為多個 OEM 進行測試

LV 123 - 高壓電壓范圍

LV 123 標準的一個特點是固定的電壓范圍：

• 綠色范圍是正常工作的電壓范圍，在此范圍內組件必須正常工作或帶有一定的限制；
  
• 橘色范圍是非正常工作的電壓范圍，組件可以降低其性能，但不會被破壞；
  
• 電壓變化測試則是測試組件在暴露于這些不同電壓時的行為。
  

電壓變化

電壓變化測試考察的是元器件在供電電壓改變過程中的性能。

測試要求：

• 元器件具體運行狀態(tài)的選擇，取決于供電電壓
  

• 需在 EUT 端口進行電壓測量

電壓變化的曲線

電壓變化的解決方案

VW 80300(2021) 標準概述

VW 80300 - 測試設置

• 高壓測試設置 1 ——針對慢速事件

• 高壓測試設置2——針對快速事件

ISO TS 7637-4 標準

ISO TS 7637-4：道路車輛 - 傳導和耦合引起的電氣干擾 - 第 4 部分：僅沿屏蔽高壓電源線的電瞬態(tài)傳導

• ISO 7637-4 標準是ISO 7637 系列的一部分
• 作為技術規(guī)范于 2020 年 5 月發(fā)布
• 已被多家 OEM 制造商和測試機構應用
• 同時也包括高頻測試

ISO 7637 標準的這一部分對測試方法和程序做出了規(guī)定，以確保在裝載了 60 V-1,500 V DC 電氣系統(tǒng)的乘用車和商用車輛上所安裝的設備，其沿屏蔽高壓供電線路的傳導電氣瞬變的兼容性，并保證車輛安裝了與車身絕緣的供電電源。標準描述了包括瞬態(tài)注入和測量在內的臺架測試，適用于所有類型的電氣動獨立驅動道路車輛（例如純電動汽車（BEV）、或混合動力汽車（HEV）或插電式混合動力汽車（PHEV））。

RIPPLE IMMUNITY TESTING

   紋波抗擾度測試

紋波是一種疊加在高壓直流電源線上的電氣干擾，它是由逆變器內的電力電子設備產生的，并傳輸回高壓系統(tǒng)。當逆變器改變電機的頻率和電壓以控制車輛速度時，紋波電壓和電流會發(fā)生波動。當 BMS （電池管理系統(tǒng)）出現紋波時，車輛可能會受到不良影響，例如主繼電器斷開導致*斷電。紋波電流具有破壞性，可能會損壞敏感元件，包括 DC-DC 轉換器的輸入濾波器。

紋波抗擾度測試即在直流電源線上的疊加紋波，進行抗擾度試驗。ISO 21498、ISO 7637-4、LV 123、MBN 11123、VW 80300、Renault 36-800-811、BMW G5 95023 等許多國際和制造商標準都涵蓋了紋波抗擾度測試的要求。

測試條件

• 通過耦合網絡耦合
• 供電電壓 Uupper_limit、Umax_unlimited_op、Uinit、Umin_unlimited_op 和 Ulower_limit
• 測試可以分為幾個頻率范圍
• 組件性能必須保持在 OS1
• 可以限制諧振點的紋波電流

紋波幅度 ISO 21498

紋波的幅度和頻率范圍因標準而異，但通常在 10 Hz 至 300k Hz 內，最高可達 80Vpp。

關于測試等級的定義

電壓紋波抗擾度峰值電壓限值示例
來源：ISO FDIS 21498-2

紋波抗擾度測試 - 未來的解決方案

AMETEK CTS 針對紋波抗擾度測試設計的解決方案——Ripple NX

• 這是一套用于電動汽車元器件（電池、逆變器、DC-DC 轉換器等）測試的新型高功率紋波發(fā)生器
• 紋波測試符合 ISO 21498-2、ISO 7637-4、LV 123、VW 80300 等標準
• 高度集成的系統(tǒng)，包括放大器、耦合器和測量裝置
• 能夠通過 CAN / Ethernet / OptoLink 實現遠程控制
• 可以通過 net.control 軟件集成到現有的測試臺或實現遠程控制

• 組件為 OS1 中的組件
• 供電電壓 Uinit、Umax_unlimited_op 和 Umin_unlimited_op
• 人工網絡電壓作為 Upeak·peak 進行測量
• t_test = 1s
• 最壞情況操作點

紋波 - 抗擾度 vs 發(fā)射限制

紋波發(fā)射測試- 解決方案

• 用于高壓組件測試的人工網絡 / LISNs
• 三種類型覆蓋最常見的電動汽車測試標準
• 屏蔽金屬外殼 (SME) 作為附件提供
  
  

  拋負載發(fā)射測試

測試條件

• OS1 中的組件，并為電源供電
• 供電電壓 Umax_unlimited_op、Uinit 和 Umin_unlimited_op

拋負載發(fā)射測試- 解決方案

• 適用于拋負載發(fā)射測量的電子開關，符合 ISO 21498-2 和 MBN 11123 標準
• 1,200 VDC，500- 1000A
• 屬于 EM TEST 電動汽車零部件測試解決方案的一部分
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