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                                        首頁 > 技術文章 > ISO7637-4高壓瞬態模擬和測試

                                        ISO7637-4高壓瞬態模擬和測試

                                        更新時間:2024-02-27      點擊次數:251

                                        在傳統的車載電子產品研發中,電壓瞬態特性的測試,如ISO-7637,ISO-16750等文檔相關的波形測試。隨著新能源汽車的發展,功率強大的動力系統,造成車載供電總線的不穩定因素大幅上升;而電池電壓的逐步升級,高壓1000V的電壓瞬態模擬和測試的要求也應運而生。

                                        汽車電子類產品都要做ISO 7637-2/3標準的測試,在那個只有燃油車的時代,主要都由低壓電氣系統供電。隨著新能源汽車的大力發展,電驅動系統及高壓零部件在新能源汽車中的廣泛運用,帶電機的逆變器、車載充電器、DC-DC、PDU、高壓電池以及所有低壓電源以外具有高壓連接的裝置等構成了新能源汽車的高壓(HV)系統。

                                        這類DC大于60V,小于1500V的電系統,我們常見的ISO 7637-2/3便不適用,ISO 7637-2無法按照60V以上的測試條件對產品進行自定義的標準測試,所以需參考ISO 7637-4標準進行測試。如題,這是一期講ISO 7637-4測試的產品分享。很抱歉測測我會再次拿7637-4的標準做引,帶新朋友簡單回顧下這個標準

                                        ISO 7637-4 適用范圍

                                        · 沿高壓電源線的電壓瞬態發射

                                        · Pulse A 脈沖正弦干擾

                                        · Pulse B 低頻正弦干擾

                                        ISO 7637-4適用范圍

                                        ISO 7637-4適用于電氣系統電壓大于DC 60V小于DC 1500V的屏蔽高壓電源線的傳導電瞬態的臺架試驗。適用于所有類型的電氣獨立驅動的道路車輛【純電動汽車(BEV)、混合動力汽車(HEV)或插電式混合動力汽車(PHEV)】。





                                        沿高壓電源線

                                        瞬態發射試驗

                                        高壓電源線上的正弦波脈沖騷擾是由方波信號的過沖引起的波動信號,例如由高壓電氣系統中的開關IGBT與電機系統的寄生電容和電感的相互作用、DC-DC變換器以及任何其他種類的高壓開關/換向系統引起。高壓電源線上的正弦波脈沖騷擾既可以是共模,也可以是差模。



                                        同名為瞬態發射,兩份標準的測試布置差異,相應所用到的設備也不相同,也就是標準不同,布置不同,工程師能看懂~~~~

                                        Pulase A脈沖正弦波騷擾

                                        由于高壓系統上存在著分布電感和電容,電動系統中IGBT的大電流快速切換會引起過沖,DC-DC轉換器或其他高壓切換或通信器件也會在高壓線路上引起騷擾失真。這種騷擾信號會產生共模和差模干擾。所以,在抗擾度測試中,脈沖A表示高壓半導體的開關操作產生的振鈴,用于模擬高頻率的振蕩。



                                        這是一個脈沖調制的信號,正弦波的頻率,標準規定是1MHz, 2MHz, 5MHz, 10MHz,每個脈沖包的震蕩有10個周期;脈沖的重復周期為200/100/50us;Un為被測物的正常工作電壓;Upp為測試脈沖的電壓峰峰值,具體值參照測試等級如下:



                                        Pulase B低頻正弦波騷擾

                                        脈沖B是由電驅動電機的旋轉以及電網諧波產生的正弦波,且大部分能量存在于低頻諧波成分中,因此用于測量受試設備DUT的瞬態電壓抗擾性。



                                        上圖是脈沖B的參數,f1和f2代表不同的干擾脈沖頻率,Upp代表脈沖幅度的峰值,橫坐標的T是時間軸,UN代表被試品的正常工作電壓(HV+或HV-),波形圖的數值用脈沖B試驗中的內容做參考和定級——



                                        測 · 試 · 篇

                                        · 試驗環境

                                        · 瞬態發射測試

                                        · 脈沖A測試

                                        · 脈沖B測試

                                        試驗環境

                                        所需測試設備

                                        1、參考接地平板:應采用至少0.5mm厚的銅板、黃銅板或鍍鋅鋼板。接地平板的最小寬度應為1000mm,或比整個布置寬度(不包括電源和瞬態脈沖發生器)的兩邊大200mm,兩種情況取其大者。最小長度應為2000mm,或比整個布置長度(不包括電源和瞬態脈沖發生器)的兩邊大200mm,兩種情況取其大者。建議DUT與所有其他導電結構(例如屏蔽室的壁面)之間的最小距離需大于0.5m。高壓電源線的長度應為500mm(+200mm/0mm),接地線的默認長度為200mm(±50mm)。如DUT具有金屬外殼,則該外殼應搭接到接地平板。接地連接的直流電阻不應超過2.5mΩ。DUT的所有連接線均應放置在接地平板上方(50±5)mm 處的非導電、相對介電常數低( ?r≤1.4)的材料上。



                                        2、屏蔽的高壓電源人工網絡HV-AN:5μH、50Ω高壓人工網絡。

                                        3、高壓電源:最大噪聲紋波UPP不大于標稱電壓的1.5%。

                                        4、電源負載(電阻器并聯電容器):電阻器R=500Ω±5%、電容器C=10μF±10%,10kHz時的等效串聯電阻ESR<5mΩ,最小電流承載能力要求為10kHz時為50A(RMS)。

                                        5、示波器:帶寬至少為400MHz,采樣率至少為2GHz/s(單次觸發模式)。

                                        6、差分探頭:帶寬要求DC~100MHz,輸入阻抗要求直流時Z≥1MΩ。

                                        7、電壓探頭:帶寬要求DC~200MHz,輸入阻抗要求直流時Z≥1MΩ;電容≤110pF,衰減為100:1。

                                        瞬態發射測試方法

                                        用三張圖來說明吧。

                                        圖1是高壓線正極與高壓線負極之間的沿高壓電源線的電壓瞬態發射測試示意圖;

                                        圖2給出了高壓線正極與地之間的沿高壓電源線的電壓瞬態發射測試示意圖;

                                        圖3給出了高壓線負極與地之間的沿高壓屏蔽電源線的電瞬態發射的測試示意圖。




                                        圖1 HV+與HV-之間

                                        圖2、3 HV+對地與HV-對地

                                        測試時,要使用屏蔽的高壓人工網絡,DUT通過人工網絡連接到高壓電源。DUT和所有連接線置于接地平板上方(50±5)mm處的非導電、低相對介電常數)(?r≤1.4)的材料上。高壓電源線的長度建議為500(+200/0)mm。DUT應通過車輛上原裝長度和直徑的線束連接至接地平板,如果測試計劃中未另行,則默認長度為(200±50)mm。采用金屬外殼的DUT應接地,接地直流電阻不應超過2.5mΩ。測試時應在電源端子處使用電壓探頭和示波器或波形采集設備在靠近待測端子的位置測量電源電壓UN和干擾電壓。電壓幅值、瞬態參數(上升時間、下降時間、瞬態持續時間)等應進行記錄。

                                        脈沖A測試方法

                                        標準規定了要針對HV+和HV-線束之間進行差模脈沖A抗擾測試,針對HV+或HV-對地之間進行共模脈沖A抗擾測試。

                                        對于脈沖A差??箶_測試:功放輸出端連接至巴倫(一種三端口器件),使輸出的干擾脈沖在高壓正線與高壓負線之間形成回路;對于脈沖A共模測試:功放輸出直接連接至高壓人工電源網絡正或負,使輸出的干擾脈沖在高壓正線或負線與地之間形成回路。



                                        Pulse A差模測試布置



                                        Pulse A共模測試布置

                                        脈沖B測試方法

                                        下圖為脈沖B差模(線對線)和共模(高壓線正極與地之間)測試示意圖??梢钥吹礁蓴_脈沖是通過耦合裝置耦合到被測試線束上的。脈沖B干擾波形頻率為3kHz~300kHz。



                                        差模測試,耦合到線束上的差模干擾的流向路徑,在電源正線與電源負線之間回流。



                                        共模測試,耦合到線束上的共模干擾的流向路徑,在電源正線或電源負線與地線之間回流。



                                        對于脈沖B差??箶_測試:耦合變壓器串接在電源正線上,將產生的干擾脈沖直接耦合到被測線束上,在電源正線與負線之間形成回流;對于脈沖B共模測試:耦合變壓器通過電容連接到地,將產生的干擾脈沖耦合到被測電源正線或負線上,在電源正線或負線與地之間形成回流。



                                        高壓瞬態抗擾Pulse B測試布置

                                        儀 · 器 · 篇

                                        測測今天將推薦8個測試設備和一套軟件,來完成7637-4標準的試驗。

                                        每次看到EMC就會想到AMETEK CTS logo

                                        AMETEK CTS ISO 7637-4測試設備

                                        還記得Netwave系列高壓電源嗎?沒錯,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等標準測試要求的老朋友。


                                        單項:

                                        寬量程頻率范圍 DC–5 kHz;

                                        輸出功率最高可達 7500VA AC/9000W DC;

                                        輸出電壓最高 360V AC/+/-500V DC;

                                        可承受的最大沖擊電流達 200A;

                                        可拓展的觸發和控制能力 (NetWave 7.3);

                                        內置任意波形發生器,輕松模擬復雜波形。

                                        三相:

                                        寬量程頻率范圍 DC–5 kHz;

                                        輸出功率最高可達270 kVA AC/324kW DC;

                                        輸出電壓最高 3x690V AC(p-n),±1120V DC;

                                        可承受大能量沖擊力電流;

                                        功率恢復可達到標稱功率 (選件);

                                        內置任意波形發生器,輕松模擬復雜波形。

                                        高壓人工電源網絡HV-AN 150

                                        高壓人工電源網絡屏蔽罩SME HV-AN 150

                                        5uH/50Ω高壓人工網絡;

                                        符合CISPR 25、ISO 7637-4等標準測試要求;





                                        Pulse A 脈沖信號發生源NSG 4070C1-80,熟悉嗎?NSG 4070C似乎在很多EMC的測試中都會用到。

                                        內置脈沖信號源:4kHz~1GHz

                                        內置功放輸出范圍:150kHz~230MHz

                                        輸出功率:>80W

                                        功放類型:A類

                                        測試電壓Vpp: >150Vpp(考慮實際插入損耗)

                                        脈沖調制上升下降時間:<1us

                                        占空比:0.1%~100%

                                        調制頻率范圍:0.01Hz~1MHz

                                        可通過icd.control測試軟件進行程控


                                        當搞明白ISO 7637-4,Pulse A,Pulse B,

                                        用上了NSG4070C,AMP200N等儀器,

                                        才能又一次確定,

                                        新能源車HV系統安全測試應有的樣子。

                                        新瑪科技有著高效的供應服務體系,并擁有一支專業的、高素質的服務團隊
                                        精測公司的服務優勢主要體現在:
                                        (1)專業的產品選型與測試解決方案服務
                                        (2)批量或配套產品集中訂購優勢
                                        (3)免費測試服務
                                        (4)常備應急庫存
                                        (5)質量保證服務
                                        (6)提供進口報關、技術咨詢、計量、產品維修等豐富的服務內容。

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