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叠加交流电压(纹波电压)测试差异对比

ISO 16750-2:2023、GB/T 28046.2-2019(ISO 16750-2:2012)

VW 80000:2021、MBN LV124-1 2013

GB/T 45120-2024(ISO 21780:2020)、MBN LV148 2013

一、标准信息

标准名称 发布机构/适用范围 核心应用场景 发布年份
ISO 16750-2:2023 ISO国际标准化组织(道路车辆通用) 12V/24V系统 2023
GB/T 28046.2-2019 中国(采标ISO 16750-2:2012) 12V/24V系统 2019
VW 80000:2021 大众集团(3.5吨以下机动车辆) 12V系统/24V系统 2021
MBN LV124-1 2013 奔驰公司(3.5吨以下机动车辆) 12V系统/24V系统 2013
MBN LV148 2013 奔驰公司(48V轻混系统) 48V电气系统 2013
GB/T 45120-2024 中国(采标ISO 21780:2020) 48V电气系统 2024

二、测试参数

叠加交流电压测试差异对比1:扫频方式

标准号 GB/T 28046.2-2019 VW 80000:2021 MBN LV124-1 2013 MBN LV148 2013
测试项 4.4 叠加交流电压 5.4.8 E-06 Ripple voltage 6.6 E-06 Supermposed alternating voltage 3.6 E48-05 Superimposed AC voltage
工作模式 未明确规定

Drivingmax

最大负载模式

Operating mode II.c

最大负载模式

Operating mode II.c

最大负载模式

测试电压

12V系统:USmax=16V

24V系统:USmax=32V

Vopmax=16V/9.8V/9V/6V UBmax=16V

V48min,unlimited=36V

V48max,unlimited=52V

频率范围 50Hz~25kHz

case1~3:15Hz~30kHz

case4:30kHz~200kHz

15Hz~30kHz

case1:15Hz~30kHz

case2:30kHz~200kHz

扫频方式 三角形,对数 三角形,对数 三角形,对数 三角形,对数
循环次数 5 15 15 15
DUT数量 未明确规定 ≥6 ≥6 6

测试用例

(低频)

频率范围 50Hz~25kHz 15Hz~30kHz 15Hz~30kHz 15Hz~30kHz
Vpp

12V系统:1Vpp/4Vpp/2Vpp

24V系统:1Vpp/4Vpp/10Vpp

case1:2Vpp
case2:3Vpp
case3:6Vpp
case1:2Vpp
case2:3Vpp
case3:6Vpp

6Vpp

扫频时间 2min 2min 2min 2min

测试用例

(高频)

频率范围 / 30kHz~200kHz / 30kHz~200kHz
Vpp / 1Vpp /

2Vpp

扫频时间 / 10min / 2min
其他 /

Ri≤100mΩ

Ri≤100mΩ Ri=60mΩ

 

叠加交流电压测试差异对比2:步进注入

标准号 ISO 16750-2:2023 GB/T 45120-2024(ISO 21780:2020)

测试项

4.4 Superimposed alternating voltage 试验-09:电压纹波
U0

U0= USmax - Upp/2

U0= USmin + Upp/2

31V≤U0≤54V
试验组合 /

f1:U0=35V和50V

f2:U0=34V和51V

f3:U0=32V和53V

频率范围

f1: 10Hz-30kHz

f2: 30kHz-200kHz

f1:10Hz-1kHz

f2:1kHz-30kHz

f3:30kHz-200kHz

频率步长 对数步长2% 对数步长2%
限值Upp/Ipp

f1: Severity level 1,

                  6V±0.2V/15A(12V系统)

                  10V±0.2V/15A(24V系统)

f1: Severity level 2,3V ± 0.2V/15A

f1: Severity level 3,2V ± 0.1V/15A

f2: Severity level 4,1V ± 0.1V/10A

f1:8V±0.16V/80A

f2:6V±0.12V/15A

f3:2V±0.04V/10A

循环次数 每个试验组合1个测试序列

每个试验组合1次

参考试验
工作模式 3.3(最小负载运行模式) 2.3(最小负载运行模式)
试验方法

1. 电源在U0上叠加交流电压纹波UR,UR逐渐增加,直至达到DUT最大电压纹波Upp或最大电流限值Ipp

2. 记录每个频率步长确定的电源电压纹波UR

1. 电源在U0上叠加交流电压纹波UR,UR逐渐增加,直至达到DUT最大电压纹波Upp或最大电流限值Ipp

2. 记录每个频率步长确定的电源电压纹波UR

电压纹波试验(注入测试)
工作模式 3.2(典型运行模式) 2.2(典型运行模式)
注入方式 步进模式,频率步进为对数2%步进 步进模式,频率步进为对数2%步进
测试时间 驻留时间≥2s 驻留时间≥2s
阻抗测试 试验前后测量DUT阻抗 试验前后测量DUT阻抗
试验方法

1. 将参考试验中确定的每个频率步长对应的电压纹波UR施加到DUT,每个频点驻留时间≥2s

2. 即使超过电流限值Ipp,也不应减小电压纹波UR

1. 将参考试验中确定的每个频率步长对应的电压纹波UR施加到DUT,每个频点驻留时间≥2s

2. 即使超过电流限值Ipp,也不应减小电压纹波UR

要求

功能状态A

试验前后DUT阻抗偏差不应大于商定的容差

FC Ⅰ类别组件符合FS1功能状态要求

FC Ⅱ、Ⅳ类别组件符合FS2功能状态要求

FC Ⅲ类别组件符合FS3功能状态要求

试验前后DUT阻抗偏差不应大于定义的标准公差

三、关键点

1. 频率覆盖范围

ISO 16750-2:2023、GB/T 45120-2024(ISO 21780:2020)和LV148将测试频率扩展至200kHz,覆盖了新能源汽车的DC/DC转换器产生高频纹波(通常在50kHz~200kHz之间)的场景,确保电子设备在新能源汽车环境下的可靠性; 交流发电机的纹波频率通常为100Hz~10kHz,因发动机转速变化而略有波动,LV124和VW80000(case1-3)限于30kHz以下,主要针对传统燃油车交流发电机纹波。

2. 限值划分

采用分段限值,低频段(10Hz-30kHz)主要模拟传动发电机或DC/DC转换器的低频纹波;高频段(30kHz~200kHz)主要模拟新能源汽车DC/DC转换器、OBC(车载充电机)等设备的高频开关纹波,限值较为严格,降至1Vpp/2Vpp,避免对高频通信设备干扰(高频纹波易通过电源线传导至通信设备,如CAN总线的信号频率为500kHz~1MHz,导致误码或中断)。

3. 测试严谨性

ISO 16750-2:2023、GB/T 45120-2024(ISO 21780:2020)新增参考测试(预扫描UR值),确保DUT端实际电压达标,避免电源内阻影响。

四、参考测试

1. 目的

"参考测试(预扫描UR值)"的设计,旨在通过预测试确定准确的电源端电压设定值,解决实际测试中因等效内阻(电源内阻、线束阻抗、被测物输入阻抗)等因素导致的"DUT端电压衰减"问题,确保DUT端实际纹波电压(Upp)符合标准要求。

2. 为什么新增参考测试

随着新能源汽车的普及,车载电源系统(如DC/DC转换器、电池管理系统)的开关频率(从传统的几十kHz提升至几百kHz甚至更高)和纹波噪声(因功率器件高频切换产生)显著增加。传统的"开环注入"测试(如ISO 16750-2:2012版)因无法实时监测DUT端电压,易因等效内阻等因素导致"电源端电压达标但DUT端电压不足"的问题,无法准确评估设备在实际工况下的性能。

针对这一问题,将"叠加交流电压测试"从"开环"升级为"闭环",并要求先进行参考测试(预扫描UR值),能够比较准确地标定注入到DUT端的Vpp。

3. 测试如何运作

在DUT的最小负载工况下,通过闭环监测(使用示波器实时测量DUT端的纹波电压Upp和电流Ipp),逐步增加电源端的纹波电压UR(频率步进为2%对数步进,每个频率点驻留≥2秒),直到DUT端达到目标纹波电压Upp或最大电流限值Ipp。 此步骤的目的是记录各频率点的"电源端UR值"与"DUT端Upp值"的对应关系(因等效内阻等因素可能会导致UR>Upp,如UR=Upp+Ipp×Ri)。

根据参考测试生成的"UR-Upp"模板,直接使用电源端的UR值进行注入(无需再调整UR),确保DUT端的Upp符合标准要求。

4. 为何能避免电源内阻影响?

等效内阻(Ri)是车载电源系统的固有特性(如电池内阻、线缆电阻),会导致"电源端输出的UR值"与"DUT端实际接收的Upp值"存在差异(ΔU=Ipp×Ri)。传统开环测试因无法监测DUT端电压,只能通过"提高电源端UR值"来补偿内阻影响,易导致"过注入"的情况(Upp超过标准限值),损坏DUT。

参考测试(预扫描UR值)通过实时监测DUT端电压,建立了"电源端UR值"与"DUT端Upp值"的对应关系,确保注入的UR值能够满足DUT端的Upp要求。这种"闭环控制"方式,注入测试时的电源设定值与参考测试相同,即认为UR值相同,确保要求注入的纹波等级(如6Vpp)已达到。

五、测试系统

标准支持

  • ISO 16750-2:2023
  • VW 80000:2021
  • MBN LV124-1 2013
  • ISO 21780:2020
  • GB/T 45120-2024
  • MBN LV148 2013
  • ......

绿测科技PTS系列电性能测试系统由PTS系列电源系统、抛负载模块(可选)、微中断模块(可选)等设备组成,是一款模块化、高精度的专业测试平台,专为汽车零部件的电性能测试而设计。

高集成度设计

高集成度设计

软硬件一体化

软硬件一体化

多标准兼容

多标准兼容

易于扩展

易于扩展

测试系统

PTS系列电源系统

六、测试软件

VectWorks电性能测试软件是绿测科技基于GtestWorks自动化测试平台而开发的一款软件,其引擎基于动态测试脚本执行,这种基础架构便于轻松、直接配置测试序列,无需关心如何远程控制仪器的特定知识,只需配置所要测试的项目及试验等级,具备很高的灵活性。

软件为用户提供符合标准的测试模版,可进行远程参数设置、数据获取、波形编辑、配置导入导出、报告查看等等,实现复杂测试的自动化。

核心功能

  • 闭环动态测试

    闭环动态测试

    集成实时监控与动态反馈机制

  • 高低压叠加纹波测试

    高低压叠加纹波测试

    遵照标准校验要求(含纹波Upp、Ipp监控)

  • 电源与功放架构

    电源与功放架构

    兼容双极性电源与功放架构方案

VectWorks测试报告
VectWorks测试报告

七、总结

1. 测试方法演进

从传统的"开环注入"(如ISO 16750-2:2012)升级为"闭环控制"(如ISO 16750-2:2023),通过"参考测试(预扫描UR值)"确保DUT端实际电压达标,避免电源内阻影响,提高测试准确性和可靠性。

2. 频率覆盖扩展

随着新能源汽车的普及,测试频率范围从传统的30kHz以下扩展至200kHz,覆盖了DC/DC转换器、OBC等设备的高频开关纹波,确保电子设备在新能源汽车环境下的可靠性。

3. 限值划分优化

采用分段限值,低频段(10Hz-30kHz)主要模拟传统发电机或DC/DC转换器的低频纹波;高频段(30kHz~200kHz)主要模拟新能源汽车设备的高频开关纹波,限值更为严格,避免对高频通信设备干扰。

4. 测试严谨性提升

新增参考测试(预扫描UR值),确保DUT端实际电压达标;试验前后测量DUT阻抗,确保测试过程中DUT未受损;功能状态要求明确,确保测试结果的可靠性。

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