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ISO7637-4高压瞬态模拟和测试
更新时间:2024-02-27      阅读:572

在传统的车载电子产品研发中,电压瞬态特性的测试,如ISO-7637,ISO-16750等文档相关的波形测试。随着新能源汽车的发展,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,高压1000V的电压瞬态模拟和测试的要求也应运而生。

汽车电子类产品都要做ISO 7637-2/3标准的测试,在那个只有燃油车的时代,主要都由低压电气系统供电。随着新能源汽车的大力发展,电驱动系统及高压零部件在新能源汽车中的广泛运用,带电机的逆变器、车载充电器、DC-DC、PDU、高压电池以及所有低压电源以外具有高压连接的装置等构成了新能源汽车的高压(HV)系统。

这类DC大于60V,小于1500V的电系统,我们常见的ISO 7637-2/3便不适用,ISO 7637-2无法按照60V以上的测试条件对产品进行自定义的标准测试,所以需参考ISO 7637-4标准进行测试。如题,这是一期讲ISO 7637-4测试的产品分享。很抱歉测测我会再次拿7637-4的标准做引,带新朋友简单回顾下这个标准

ISO 7637-4 适用范围

· 沿高压电源线的电压瞬态发射

· Pulse A 脉冲正弦干扰

· Pulse B 低频正弦干扰

ISO 7637-4适用范围

ISO 7637-4适用于电气系统电压大于DC 60V小于DC 1500V的屏蔽高压电源线的传导电瞬态的台架试验。适用于所有类型的电气独立驱动的道路车辆【纯电动汽车(BEV)、混合动力汽车(HEV)或插电式混合动力汽车(PHEV)】。





沿高压电源线

瞬态发射试验

高压电源线上的正弦波脉冲骚扰是由方波信号的过冲引起的波动信号,例如由高压电气系统中的开关IGBT与电机系统的寄生电容和电感的相互作用、DC-DC变换器以及任何其他种类的高压开关/换向系统引起。高压电源线上的正弦波脉冲骚扰既可以是共模,也可以是差模。



同名为瞬态发射,两份标准的测试布置差异,相应所用到的设备也不相同,也就是标准不同,布置不同,工程师能看懂~~~~

Pulase A脉冲正弦波骚扰

由于高压系统上存在着分布电感和电容,电动系统中IGBT的大电流快速切换会引起过冲,DC-DC转换器或其他高压切换或通信器件也会在高压线路上引起骚扰失真。这种骚扰信号会产生共模和差模干扰。所以,在抗扰度测试中,脉冲A表示高压半导体的开关操作产生的振铃,用于模拟高频率的振荡。



这是一个脉冲调制的信号,正弦波的频率,标准规定是1MHz, 2MHz, 5MHz, 10MHz,每个脉冲包的震荡有10个周期;脉冲的重复周期为200/100/50us;Un为被测物的正常工作电压;Upp为测试脉冲的电压峰峰值,具体值参照测试等级如下:



Pulase B低频正弦波骚扰

脉冲B是由电驱动电机的旋转以及电网谐波产生的正弦波,且大部分能量存在于低频谐波成分中,因此用于测量受试设备DUT的瞬态电压抗扰性。



上图是脉冲B的参数,f1和f2代表不同的干扰脉冲频率,Upp代表脉冲幅度的峰值,横坐标的T是时间轴,UN代表被试品的正常工作电压(HV+或HV-),波形图的数值用脉冲B试验中的内容做参考和定级——



测 · 试 · 篇

· 试验环境

· 瞬态发射测试

· 脉冲A测试

· 脉冲B测试

试验环境

所需测试设备

1、参考接地平板:应采用至少0.5mm厚的铜板、黄铜板或镀锌钢板。接地平板的最小宽度应为1000mm,或比整个布置宽度(不包括电源和瞬态脉冲发生器)的两边大200mm,两种情况取其大者。最小长度应为2000mm,或比整个布置长度(不包括电源和瞬态脉冲发生器)的两边大200mm,两种情况取其大者。建议DUT与所有其他导电结构(例如屏蔽室的壁面)之间的最小距离需大于0.5m。高压电源线的长度应为500mm(+200mm/0mm),接地线的默认长度为200mm(±50mm)。如DUT具有金属外壳,则该外壳应搭接到接地平板。接地连接的直流电阻不应超过2.5mΩ。DUT的所有连接线均应放置在接地平板上方(50±5)mm 处的非导电、相对介电常数低( Ɛr≤1.4)的材料上。



2、屏蔽的高压电源人工网络HV-AN:5μH、50Ω高压人工网络。

3、高压电源:最大噪声纹波UPP不大于标称电压的1.5%。

4、电源负载(电阻器并联电容器):电阻器R=500Ω±5%、电容器C=10μF±10%,10kHz时的等效串联电阻ESR<5mΩ,最小电流承载能力要求为10kHz时为50A(RMS)。

5、示波器:带宽至少为400MHz,采样率至少为2GHz/s(单次触发模式)。

6、差分探头:带宽要求DC~100MHz,输入阻抗要求直流时Z≥1MΩ。

7、电压探头:带宽要求DC~200MHz,输入阻抗要求直流时Z≥1MΩ;电容≤110pF,衰减为100:1。

瞬态发射测试方法

用三张图来说明吧。

图1是高压线正极与高压线负极之间的沿高压电源线的电压瞬态发射测试示意图;

图2给出了高压线正极与地之间的沿高压电源线的电压瞬态发射测试示意图;

图3给出了高压线负极与地之间的沿高压屏蔽电源线的电瞬态发射的测试示意图。




图1 HV+与HV-之间

图2、3 HV+对地与HV-对地

测试时,要使用屏蔽的高压人工网络,DUT通过人工网络连接到高压电源。DUT和所有连接线置于接地平板上方(50±5)mm处的非导电、低相对介电常数)(Ɛr≤1.4)的材料上。高压电源线的长度建议为500(+200/0)mm。DUT应通过车辆上原装长度和直径的线束连接至接地平板,如果测试计划中未另行,则默认长度为(200±50)mm。采用金属外壳的DUT应接地,接地直流电阻不应超过2.5mΩ。测试时应在电源端子处使用电压探头和示波器或波形采集设备在靠近待测端子的位置测量电源电压UN和干扰电压。电压幅值、瞬态参数(上升时间、下降时间、瞬态持续时间)等应进行记录。

脉冲A测试方法

标准规定了要针对HV+和HV-线束之间进行差模脉冲A抗扰测试,针对HV+或HV-对地之间进行共模脉冲A抗扰测试

对于脉冲A差模抗扰测试:功放输出端连接至巴伦(一种三端口器件),使输出的干扰脉冲在高压正线与高压负线之间形成回路;对于脉冲A共模测试:功放输出直接连接至高压人工电源网络正或负,使输出的干扰脉冲在高压正线或负线与地之间形成回路。



Pulse A差模测试布置



Pulse A共模测试布置

脉冲B测试方法

下图为脉冲B差模(线对线)和共模(高压线正极与地之间)测试示意图。可以看到干扰脉冲是通过耦合装置耦合到被测试线束上的。脉冲B干扰波形频率为3kHz~300kHz。



差模测试,耦合到线束上的差模干扰的流向路径,在电源正线与电源负线之间回流。



共模测试,耦合到线束上的共模干扰的流向路径,在电源正线或电源负线与地线之间回流。



对于脉冲B差模抗扰测试:耦合变压器串接在电源正线上,将产生的干扰脉冲直接耦合到被测线束上,在电源正线与负线之间形成回流;对于脉冲B共模测试:耦合变压器通过电容连接到地,将产生的干扰脉冲耦合到被测电源正线或负线上,在电源正线或负线与地之间形成回流。



高压瞬态抗扰Pulse B测试布置

仪 · 器 · 篇

测测今天将推荐8个测试设备和一套软件,来完成7637-4标准的试验。

每次看到EMC就会想到AMETEK CTS logo

AMETEK CTS ISO 7637-4测试设备

还记得Netwave系列高压电源吗?没错,就是那位符合ISO 7637-4、 DO 160 Section 16, Section 18、LV 123、BMW GS 95023、MBN 11123、VW 80300、VW 80303等标准测试要求的老朋友。


单项:

宽量程频率范围 DC–5 kHz;

输出功率最高可达 7500VA AC/9000W DC;

输出电压最高 360V AC/+/-500V DC;

可承受的最大冲击电流达 200A;

可拓展的触发和控制能力 (NetWave 7.3);

内置任意波形发生器,轻松模拟复杂波形。

三相:

宽量程频率范围 DC–5 kHz;

输出功率最高可达270 kVA AC/324kW DC;

输出电压最高 3x690V AC(p-n),±1120V DC;

可承受大能量冲击力电流;

功率恢复可达到标称功率 (选件);

内置任意波形发生器,轻松模拟复杂波形。

高压人工电源网络HV-AN 150

高压人工电源网络屏蔽罩SME HV-AN 150

5uH/50Ω高压人工网络;

符合CISPR 25、ISO 7637-4等标准测试要求;





Pulse A 脉冲信号发生源NSG 4070C1-80,熟悉吗?NSG 4070C似乎在很多EMC的测试中都会用到。

内置脉冲信号源:4kHz~1GHz

内置功放输出范围:150kHz~230MHz

输出功率:>80W

功放类型:A类

测试电压Vpp: >150Vpp(考虑实际插入损耗)

脉冲调制上升下降时间:<1us

占空比:0.1%~100%

调制频率范围:0.01Hz~1MHz

可通过icd.control测试软件进行程控


当搞明白ISO 7637-4,Pulse A,Pulse B,

用上了NSG4070C,AMP200N等仪器,

才能又一次确定,

新能源车HV系统安全测试应有的样子。

新玛科技有着高效的供应服务体系,并拥有一支专业的、高素质的服务团队
精测公司的服务优势主要体现在:
(1)专业的产品选型与测试解决方案服务
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