ISO 16750-2: 2023 叠加交流电压(纹波注入)标准解读及测试方案

ISO 16750概述

       ISO 16750系列适用于道路车辆的电气和电子系统/部件。它描述了潜在的环境应力,并规定了车辆上的特定安装位置的测试和要求。其目的基于预期的设备运行和暴露的实际环境,帮助用户系统地定义和/或应用一套国际公认的环境条件、测试和操作要求。

       在ISO 16750系列标准编写过程中,已经考虑了以下各种环境因素对车辆的影响:世界地理和气候、车辆类型、车辆使用环境和操作模式、设备寿命周期、车辆供电电压、车内安装位置。

ISO 16750-2 更新概述

      ISO 16750-2标准介绍的是电气负荷部分。随着目前车辆的动力来自于可充电电池和氢能等清洁能源,车辆的电气负载特性在近年来产生了极大的变化。因此ISO 16750-2标准随之进行更新,以适应更复杂要求。

      ISO 16750-2目前已从第四版的ISO 16750-2:2012更新至第五版ISO 16750-2:2023。最新版已于2023年7月发行。其主要变化有:

  • 介绍电气测试工作模式的使用;
  • 介绍相关试验用例冗余电源的概念;
  • 增加直流供电电压试验的详细说明;
  • 增加室温下过电压试验的详细说明;
  • 介绍瞬态过电压测试;
  • 全面更新叠加交流电压试验的测试方法,并将频率范围扩展到200 kHz等;
  • 增加供电电压缓降和缓升试验的详细说明;
  • 介绍供电电压试验微中断;
  • 增加电压降试验中复位特性的详细说明;
  • 增加启动特性试验严重等级的说明;
  • 增加反向电压试验的详细说明;
  • 增加参考接地和供电偏移试验的详细说明;
  • 将单线断开试验拆分为两个:静态断开(单次断路事件)和动态断开(多个断路事件);
  • 将短路保护试验改为短路/过载保护试验;
  • 增加附录B中抛负载脉冲发生器验证的详细说明;


其中叠加交流电压试验进行了全面更新,本测试方案将从ISO 16750-2:2023出发,提供叠加交流电压试验的最新方案。

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叠加交流电压(纹波注入)试验更新情况

频率范围

原要求测试频率范围为:50Hz~25kHz。现更新频率范围包含两段:f1: 10 Hz ~ 30 kHz、f2: 30 kHz ~ 200 kHz。

其中f1频段适用于DUT供电由无电池的发电机(紧急运行情况)、发电机供电、DC/DC转换器提供;f2频段适用于DUT供电由DC/DC转换器提供。可见,新要求相较于原要求,不仅在f1段频率范围变得更宽,而且要求对DC/DC转换器进行更高频段f2测试,以适应现阶段电动车辆供电形式的变化。

注入方式

原要求交流电压注入方式为扫频模式,频率采用对数轴,从50Hz~25kHz采用三角形扫频,持续时间120s,扫频连续5次。现要求测试采用步进模式,频率步进为对数2%步进,每个频率点测试时间≥2s,仅测试一遍。

电流限值

原要求对电流无限制要求。现要求f1频段内电流纹波峰峰值Ipp≤15A,f2频段内电流纹波峰峰值Ipp≤10A。

交流电压

对于12V系统,原要求Upp最大值为4V,现要求Upp最大值为6V,并增加各等级对应的DUT应用场景;

对于24V系统,Upp最大值均为10V,保持不变。

而严酷度等级发生变化发生较大变化,如下表。


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可以看到,整个严酷度等级发生了较大的变化,同时根据频率范围和DUT类型进一步细分了测试的严酷度等级。

测试布置

原布置要求是采用扫频信号源+可调制电源作为输入,连接至DUT上进行测试

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现要求直接使用电源作为供应端,不要求使用扫频信号源作为频率发生。同时在布置中要求了对U0+UR 、Ipp、U0+Upp的测试点位。要求Ipp和U0+Upp的测试点距离DUT 10cm范围内。

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参考测试

      原版本无参考测试要求,采用直接注入进行测试。

      现版本中要求在进行3.2模式(典型操作模式)的干扰注入测试前,先进行3.3模式(连接线束,上电UA,最小负载,辅助设备不启用)的参考测试。

参考测试过程中要求DUT内部能量缓冲起作用,如果DUT的结构具有任何开关来切断能量缓冲(如端口滤波),参考测试将不能正确确认电压纹波UR。电压纹波UR和测试电压Upp之间会由于线缆和能量缓冲系统影响导致UR值可能会比Upp值大得多。

      参考测试的目的是确定纹波电压UR,以便注入到DUT的纹波电流不超过Ipp。

      参考测试过程中,电源应在U0上注入一个交流电压UR,UR应逐步增加,直到DUT处的Upp达到目标等级或Ipp达到最大电流限值。应记录每个频率下的UR。

纹波注入测试

      原要求为按测试布置进行连接,设定相应电压进行测试。

      现要求明细了纹波注入测试的具体流程,如下:

      从参考测试中确定的各频点下的UR施加到DUT。即使Ipp达到最大限值,也不允许降低UR。测试过程的连接布置与参考测试一致。测试过程中需要记录测试的Ipp和Upp值。如果DUT由两个或多个电源供电,则应执行以下测试组合:

      1、同时施加到所有电源线;

      2、纹波注入到其中一根电源线,其它电源线供电电压为Usmin;依次遍历各电源线。

测试要求

      原要求仅为达到等级A(所有功能在测试期间和测试之后都按设计的要求执行)即可。

      现不仅要求3.2模式下需要达到等级A,还要求在纹波注入前后测试DUT的内阻。DUT内阻公差应由供应商和车企之间协商确认,若超过公差范围则判定为失效,功能等级为E。

绿测叠加交流电压(纹波注入)测试解决方案

绿测科技针对ISO 16750-2:2023叠加交流电压的全新要求,现推出符合该要求的全自动测试方案。

硬件连接

由于市售电源大部分叠加最高的交流电压频率为5 kHz,在整合绿测优势供应链下,提出了使用可外接高频调制的电源和任意函数发生器组合作为输出电源,并使用示波器来测量输出电压UR、测试电压Upp和测试电流Ipp。其系统连接示意图如下图所示:

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      任意函数发生器可用于提供符合f1频段和f2频段的交流信号,并可在GtLab自动化测试软件的控制下设置步进模式对输出信号值进行调整,使得输出的纹波可满足Upp要求。

      电源用于提供12V和24V系统所需的U0,以及通过接收AC信号并加以放大,以满足AC+DC电压满足测试的Upp要求。

      示波器连接两个电压探头和一个电流探头,用以实时记录输出的UR、Ipp和Upp信号,并在GtLab控制下,提供Upp值作为反馈要求。

GtLab自动化测试软件

      GtLab自动化软件工具是一种现成可用的解决方案,通过低代码或入门的编程知识,轻松实现支持远程控制及配置测试序列,可控制多种仪器进行ISO16750系列测试,以提供符合标准的自动化流程测试并支持手动调整测试内容。

      GtLab 软件引擎基于动态测试脚本的执行。这种基础架构便于轻松、直接配置测试序列,无需关心有关如何远程控制仪器的特定知识,只需要配置所需要的测试项目及试验等级。在配置特定标准所规定测试项的参数和等级时,它具有很高的灵活性。在测试最后,可生成易读懂的测试报告,其中包含等级、测试结果和结论。报告使用 .csv、.txt、和 .pdf 格式。

主要特色:

  • 支持多仪器组合控制
  • 远程参数配置
  • 远程数据获取
  • 自定义配置仪器
  • 自定义配置DUT
  • 自定义测量项目
  • 自定义试验等级功能
  • 自定义测试脚本
  • 自定义测试流程
  • 自定义数据驾驶舱

      在系统工作流中,指导用户按照预定的测试流程来完成相应的配置,从而实现对测试任务的有效管理。通过系统提供清晰的工作流程和状态信息,用户能够明确了解每个步骤的执行顺序和状态,从而更好地组织和监控工作进度。系统工作流的扩展性还包括:提供可配置的测试流程:系统可以灵活适应不同类型的测试任务,允许用户自定义测试流程,根据实际需求进行配置和调整。显示流程状态和进度:系统会实时反馈当前测试流程的状态和进度,例如显示已完成的步骤、正在进行的步骤以及待完成的步骤,以帮助用户了解整体工作情况。

      在数据驾驶舱功能中,用户可以自定义展示数据的方式,包括常见的柱状图、折线图、饼图等等。用户可以统计某批次或当前批次的数据,并通过这些图表进行分析,以了解产品的质量和一致性情况。通过数据的可视化展示,用户可以更直观地观察数据的变化趋势,发现潜在的制造风险,并及时采取相应的措施进行调整和改进。这样的功能可以帮助用户更好地监控和管理过程,提高效率和质量水平。

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      在软件中,提供可视化的设备管理和DUT(Device Under Test)设置界面,极大地方便用户进行连接参数的配置。同时,还提供连接状态的标记功能,可以协助用户快速定位异常点,从而加快异常的排除过程。这样的功能设计使得用户能够更加直观地管理设备和设置DUT。


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同时,还提供了仪器实时控制界面,极大地方便用户进行仪器参数设置。


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测试优点

针对ISO 16750-2:2023纹波注入,GtLab具备以下优点:

  • 可按标准提供四级严酷度等级默认测试模板,实现一键式测量
  • 参考测试过程中自动化读取UR、Ipp和Upp,并实时反馈调整信号源和电源以满足测试要求
  • 纹波注入测试过程中,自动记录Ipp和Upp测试值,满足测试标准要求
  • 测试前后自动测量DUT内阻,并可输入公差值进行允差测试判断

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测试设计

      测试软件提供了丰富的功能来支持测试设计。用户可以通过该软件构建可视化的工作流,使得测试流程更加直观和易于理解。工作流的构建过程简单而灵活,用户可以根据具体需求添加、删除或重新排列各个测试步骤,从而定制出符合自己测试要求的流程。

      在测试设计方面,软件支持按模板自动测试和自定义手动测试。按模板自动测试可以根据不同的测试需求和条件进行在线修改,以确保测试的灵活性和适应性。同时,用户还可以根据特定需求编写自定义手动测试,配合命令助手功能,使用户能够实时控制和查询测试状态,方便用户进一步定制测试项,以满足更加个性化的测试要求。软件还具备灵活制定测试流程的能力,用户可以根据具体的测试目标和要求,自由组合和配置测试步骤,以实现多样化的测试流程。此外,软件还支持脚本和测试流程的导入导出,方便用户在不同环境或设备之间共享和迁移测试设计。

流程控制

      在测试软件中,用户可以对测试流程进行详细监控。可以根据不同的产品类型创建并使用不同的测试模板,也可以直接导入现有的测试模板。每个产品类型都对应一个特定的测试模板,这样测试模板可以轻松地复制到其他计算机上并加载,使得在不同设备上进行测试变得简单方便。

      在测试过程中,软件提供清晰的指示,显示已经测试、未测试和正在测试的项目。测试界面采用多界面显示,简洁直观,实时显示测试结果和PASS/FAIL状态。此外,软件还提供了异常处理流程的配置选项,例如重新测试、终止测试、暂停测试等,以便及时处理异常情况。

      这样,测试人员可以更加高效地进行测试,并在测试过程中及时获得准确的测试结果。整个测试流程变得简单明了,同时提高了测试的准确性和可靠性。

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测试报告

      在测试完成后,我们可以生成易读懂的测试报告,其中包含了试验等级、测试结果和结论。测试报告将清晰列出每个测试项的限制条件,这些条件定义了测试的目标和参考标准。对于每个测试项,报告将包含详细的测试结果,这些结果以可读性高的方式呈现,方便用户理解和分析。

      这份报告将提供多种格式选择,包括csv、txt和pdf格式,csv、txt格式方便数据的导入和分析,而pdf格式则提供了一种便捷的文档格式,可供打印和在线查阅。这样的测试报告旨在提供清晰、全面且易于理解的信息,帮助您做出准确的决策并对系统的性能进行评估。我们致力于为您提供高质量的测试服务,并确保测试结果以易读懂的方式进行呈现。

报告分析

软件报告分析功能包含常见分析方法的支持,使用户能够方便地生成并解读相应的图表和统计数据。通过软件的报告分析功能,用户可以快速分析数据、发现潜在问题、做出决策,并持续改进,提高效率和质量。

线性图(Line Chart)用于显示随时间变化的趋势,可帮助观察指标在不同时间点的变化情况。

直方图(Histogram)则用于展示数据的分布情况,可用于分析过程中的变异程度或者某个特定指标的频率分布。

散点图(Scatter Plot)则可以展示两个变量之间的关系,通过观察散点图的分布可以判断是否存在相关性。

折线图(Line Plot)用于展示离散数据的趋势,适用于分析周期性变化或者季节性趋势。

正态分布图(Normal Distribution Plot)则可用于判断数据是否服从正态分布,进而评估过程的稳定性。

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系统权限

      软件提供了两种不同的登录权限:工程师和操作员。在登录界面上,用户可以选择相应的角色进行登录。工程师登录后,拥有更高的权限。他们可以修改测试项目和测试参数,灵活调整测试设置以满足具体需求,并能保存和生成测试模板。这使得工程师能够根据实际情况对测试进行定制化的设置和管理。

      操作员角色没有权限修改测试项目和参数,只能进行测试操作。操作员可以执行已设定好的测试流程,对测试进行启动、暂停和停止等操作,以确保测试的顺利执行。

      通过这种登录权限的设定,软件能够有效区分不同角色的用户,并确保测试项目和参数的安全性和稳定性。工程师能够负责测试设置的管理和调整,而操作员能够专注于测试操作的执行。这种分工和权限划分能够提高工作效率并减少潜在的误操作风险。

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