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電動車輛高壓元器件的直流標準和測試系統ISO 21498-2

更新時間：2022-10-31 點擊次數：3757

隨著汽車行業智能化、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測試中至關重要的領域。

作為汽車與新能源汽車 EMC 傳導和輻射抗擾度測試解決方案的供應商，AMETEK CTS 的工程師對汽車行業的合規性要求有深刻的理解，我們的產品專家始終站在協助業界制定影響新一代電動汽車和自動駕駛汽車新興標準的前沿，而我們的汽車測試設備也致力于滿足當今和未來汽車行業的EMC測試要求。

AMETEK CTS 有多位產品研發工程師是 ISO / IEC 等國際標準委員會的專家委員，在推動未來 EMC 法規標準和測試設備開發的同時，也保持與全球汽車制造商的緊密合作，協助他們開發針對特定行業的測試解決方案。

在新能源車輛測試方面，我們的產品專家不但與眾多歐洲車企保持著研發方面的深入合作，而且與大眾等廠家共同合作開發制定相關的電磁兼容標準。這保證了我們的新能源測試應用能夠覆蓋包括ISO 21498、ISO 7637-4、ECE R 10、VW80300 在內的，行業內前沿、完整的測試應用。

通常意義上，電動車輛的EMC 測試，涵蓋了高壓元器件測試、整車測試和充電站測試三類應用，對應多種國際標準和汽車廠家標準、包含眾多測試項目。我們將按照三類測試應用，對各個標準和測試項進行了詳細的分析解讀，旨在幫助研發測試工程師更加清晰、深入地了解和認識不同標準的測試條件、目的、意義和具體要求。

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

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高壓元器件測試

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行的測試。

ISO 21498 - 高壓元器件測試標準

ISO 21498：電動道路車輛——B級電壓系統和組件的電氣規范和試驗

此標準分為兩個部分:

第1部分-電壓子類和特性

第2部分-組件的電氣試驗

標準于2021年3月發布
用于B級電力推進系統
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 (RESS) 和電力推進系統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。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。考慮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

電壓等級

電壓等級	電壓上限
A (LV)	≤ 60 VDC / 30 VAC
B (HV)	> 60 and ≤ 1500 VDC > 30 and ≤ 1000 VAC
B_220	220 VDC
B_420	420 VDC
B_470	470 VDC
B_750	750 VDC
B_850	850 VDC
B_1250	1250 VDC

來源：ISO 21498

運行狀態

運行狀態	描述
OS1	組件應提供規定的全部性能(不允許降低性能)。組件應根據與運行狀態相關的電壓自動改變其運行狀態。
OS2	組件應在其允許偏差(允許的性能降低)的范圍內提供規定的降低性能。組件應根據與運行狀態相關的電壓自動改變其運行狀態。
OS3	出于自我保護的目的，該組件可以降低或切斷其性能。組件應根據與運行狀態相關的電壓自動改變其運行狀態。
OS4	該組件可以切斷其性能。在復位或外部事件(如點火狀態、重啟車輛)的觸發下，組件應根據與運行狀態相關的電壓改變其運行狀態。

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）

9 U_HV：DUT 上的相關電壓

發射測試

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 及相關標準

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

VW 80300(2021) 標準概述

編號	描述	類型
EHV-01	在常規高壓運行電壓范圍內運行	電壓變化
EHV-02	在高壓過壓范圍內運行	電壓變化
EHV-03	在高壓欠壓范圍內運行	電壓變化
EHV-04	預充電	功能測試
EHV-05	生成的高壓電壓動態	發射測試
EHV-06	系統高壓電壓動態	電壓變化
EHV-07	儲能裝置的高壓電壓動態	電池測試
EHV-08	產生的高壓電壓紋波	發射測試
EHV-09	系統高壓電壓紋波	直流紋波
EHV-10	拋負載 1 拋負載 2	抗擾度脈沖
EHV-11	高壓電壓偏移	電壓變化
EHV-12	高壓過流
EHV-13	高壓使用壽命（附錄）	生命周期測試
EHV-14	高壓組件的開關耐久性測試	生命周期測試
EHV-15	高壓聯鎖、服務斷開和碰撞信號操作	功能測試
EHV-16	高壓脈沖	脈沖
EHV-17	拋負載期間的電壓限制	發射

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傳導

ISO 7637-4 標準是ISO 7637 系列的一部分
作為技術規范于 2020 年 5 月發布
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定，以確保在裝載了 60 V-1,500 V DC 電氣系統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））。

編號	描述	類型
4.5	沿高壓電源線的電壓瞬態發射測試	發射測試
4.6.2 Pulse A	脈沖正弦干擾抗擾度測試的測試設置（1 - 10 MHz）	射頻抗擾度
4.6.3 Pulse B	脈沖正弦干擾抗擾度測試 (3 - 300 kHz)	直流紋波

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。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生波動。當 BMS （電池管理系統）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。