世纪汇泽(苏州)检测技术有限公司

客户案例


CASES


图片名称

新能源汽车动力电池包EMC测试介绍


  1参考标准

  标准名称

  ISO 7637- 2: 2004Road vehicles -- Electrical disturbance by conduction and coupling

  ISO 7637- 3: 2007Road vehicles -- Electrical disturbance by conduction and coupling

  CISPR25:2008Radio disturbance characteristics for the protection of receivers used on board vehicles, boats, and on devices-Limits and methods of measurement

  ISO11452-2:2004Road vehicles – Component test methods for electrical disturbances from narrowband radiated electromagnetic energy—Part 2: Absorber-lined shielded enclosure

  ISO11452-4:2005Road vehicles – Component test methods for electrical disturbances from narrowband radiated electromagnetic energy—Part 4:Bulk current injection (BCI)

  ISO10605:2008Road vehicles- Test methods for electrical disturbances from electrostatic discharge

  ISO 16750 -2:2006Road Vehicles – Environmental Conditions and testing of E/E equipment

  2功能状态等级

  为了能够表示电池组系统经过测试所表现的效果,测试结果被定义为几种功能状态。

  功能状态:

  状态 A:样件在试验中和试验结束后,都能满足全部规定的功能规范要求;

  状态 B:试样在试验中所有功能都能满足全部规定的功能规范要求,但允许有一个或多个参数超过极限要求,试验后所有的功能均能自动恢复到正常极限范围内;储存记忆功能应满足功能状态A的要求;

  状态 C:样件在试验中有一个或多个功能不符合功能规范要求,但是试验后所有功能自动恢复到正常状态;

  状态 D:样件在试验中有一个或多个功能不符合功能规范要求,但是试验后通过复位或简单的技术处理(如更换保险丝)后功能恢复到正常状态;

  状态 E:样件在试验中及试验后,有一个或多个功能不符合功能规范要求,必须经过替换或者维修。

  3工作模式

  电池组系统将在如下几种模式下工作:

  

 

不上电

快充电

放电

慢充电

冷却

A

 

 

 

 

B

 

 

 

 

C

 

 

 

D

 

 

 

 

E

 

 

 

 

F

 

 

 

  4机械结构示例

  机械外形结构请见下面所示,作为参考

  4.1电池组系统机械外部轮廓示例

 

  4.2电池组系统接口示例

  5测试要求

  5.1通用测试需求

  测试台架中电池包低压供电电源电压需满足:13V≤U≤14.5V,并同时并联一个标称电压12V的铅酸电池(启动或动力电池均可);

  电池组系统在测试过程中需要功能监控,测试完成后,必须进行功能检查。(见附录A:功能监控和检查项示例)

  如无特殊说明,测试条件如下:

  测试温度: 23 °C ± 5 °C环境温度

  供电电压: 14V ± 0.2V

  测量设备: 有足够的精度和稳定度,其精度应高于被测指标精度一个数量级或者误差小于被测参数允许误差的1/3

  工作电压范围:

额定电压U(V)

工作电压

Umin

Umax

12

9V

16V

  

  特殊要求:

  新能源汽车频频发生的自燃现象,很大程度上就源于在锂电池电池包由于技术不成熟存在起火燃烧甚至爆炸的可能性,对于人们的生命和财产来说都有所威胁,如下图所示。

  

 

  所以测试环境的安全性特别重要。对于电波暗室所用尖劈,必须符合DIN EN 13501-1标准的防火等级A2(不可燃)。目前,我公司实验室配置的十米法、三米法、一米法三座法兰克尼亚暗室的尖劈材料均符合此防火需求,如下图所示。

  

10米法暗室                                                                  3米法暗室

 

  

1米法暗室                                                         A2防火等级测试

 

  5.2一般电气测试项目

  5.2.1反极性保护

  --试验目的

  模拟外接电源启动、极性反接时,试件的抗反极性保护能力

  --试验方法:

测试条件

 

温度

室温(+23 °C ± 5 °C

持续时间

(60 ± 6)s

测试电压

-14V ± 0.2V

  试件正常连接,按照测试条件,对试件的所有低压电源输入端口施加测试电压,观察现象。

  恢复正常工作电压后,对控制器进行功能测试,观察现象。

  --技术要求:

  功能等级:C

  5.2.2长时耐过压测试

  --试验目的

  模拟DC/DC的输出电压在最大输出电压16V时的状况。

  --试验方法:

测试条件

温度

35℃

测试持续时间

60 min

测试电压

15.8~16V

工作模式

C(风扇占空比设置50%)

  试件正常连接,按照测试条件,对试件的所有低压电源输入端口施加测试电压,观察现象;

  恢复正常工作电压后,对控制器进行功能测试,观察现象。

  --技术要求:

  功能等级:A

  5.2.3短时耐过压测试

  --试验目的:

  模拟DC/DC输出过压保护失效时,DC/DC的输出电压高于正常电压时的状况。

  --试验方法:

测试条件

温度

室温

测试持续时间

60s

测试电压

24V ± 0.2V

工作模式

C(风扇占空比设置50%)

  试件正常连接,按照测试条件,对试件的所有低压电源输入端口施加测试电压,观察现象

  恢复正常工作电压后,对电池组系统进行功能测试,观察现象。

  --技术要求:

  功能等级:C(容许风扇进入过压保护,电压回复后功能正常。电池组系统功能正常)

  5.2.4静态电流

  --试验目的:

  测量电池组系统系统静态电流。

  --试验方法:

  电池组系统系统状态:关闭电池组系统所有能直接关闭的电器,只连接低压测供电端和风扇电源线,使电池组系统处在闭环回路状态,测量低压测供电端端口流过的电流。

  测量时间:测量时间不少于20min。观察静态电流的变化,应当至少有一次电流降低,若静态电流在30min内没有降低且大于200mA的,需检查电池组系统是否全部关闭。

  测量方法:在系统工作情况下,断开全部信号,当控制器不在工作后3min后,测试低压侧供电端的电流。

  --技术要求:

  <1mA。

  5.2.5电压下降时的复位性能

  --试验目的:

  模拟电压下降时试样的复位性能。该项试验适用于具有复位功能的试样。

  --试验方法:

  工作模式:C(风扇占空比设置50%);

  试验实施:见图3。

  施加电压 Uomin ≥10 s。

  电压下降幅值: 0.5 V / 次。

  电压变化时间: < 100ms。

  降压驻留时间: 5s。

  功能试验时间(在Uomin时):≥10 s。

  当电压达到≤0.5 V 时,试验结束。

  --技术要求:

  工作电压范围内: 功能状态 A

  工作电压范围外: 功能状态 C

  5.2.6短路保护

  --试验目的:

  模拟输入和输出端短路。

  --试验方法:

  工作模式:电池组系统上电,电池组系统和风扇低压接插件外部输入和输出线依次短路到电源端和地端,持续时间60S,其他输入和输出线开路。

  步骤:

  连接到电源,激活输出,持续60S,关闭输出,断开电源,功能测试;

  连接到地,激活输出,持续60S,关闭输出,断开电源,功能测试;

  --技术要求

  功能状态 C。

  5.2.7电源电压的缓慢上升和下降

  --试验目的:

  模拟12V蓄电池的缓慢放电和充电

  --试验方法:

  工作模式:C(风扇占空比设置50%);

  把试验电压加到全部低压电源输入端;

  电源电压从Umax下降到0V;

  电源电压从0V上升到Umax;

  电压变化(0.5±0.1)V/min。

  --技术要求

  工作电压范围内:功能等级 A;

  工作电压范围外:功能等级 C;

  5.2.8欠压过压时的功能

  --试验目的:

  验证试件在过欠压时的功能。

  --试验方法:

  工作模式:C(风扇占空比设置50%);

  在试件的所有电源输入端施加测试电压。

  --技术要求

  测试电压<6V 允许试件无功能;

  6V≤测试电压<9V (选择6V电压点)试件输出输入功能关闭,通讯功能正常,能够记录电压欠压事件;

  9V≤测试电压≤16V,(选择9V和16V电压点)试件所有功能正常;

  16V<测试电压≤18V (选择18V电压点)试件输出输入功能关闭,通讯功能正常,能够记录电压过压事件。恢复正常工作电压后,功能恢复正常;

  18V<测试电压≤26.5V (选择26.5V电压点)试件输出输入功能关闭,通讯功能正常能够维持1min,试样不能损坏。恢复正常工作电压后,功能恢复正常。

  5.3 EMC测试

  5.3.1 Radiated Emissions (RE)

  --试验目的:

  考查零部件RF 辐射发射大小,试验方法和试验设备满足CISPR 25:2008的要求。

  --试验布置:(参照 CISPER 25 6.4.3 Figure 11, Figure 12, Figure 13.)

 

  --试验要求:

  应用频率范围:150kHz~2500MHz。

  试件工作模式:C(风扇占空比0,90%分别测试,放电回路连接阻性负载,3A电流放电);

  天线系统要求:150kHz~30MHz频率范围测量使用单极垂直天线;

  30MHz~200MHz频率范围测量使用双锥天线,包括垂直极化

  和水平极化方向;

  200MHz~1000MHz频率范围测量使用对数周期天线,包括垂

  直极化和水平极化方向;

  1000MHz~2500MHz频率范围测量使用一个喇叭天线,包括垂直极化和水平极化方向;

  限值列表:

  注:准峰值测试方式---先采用峰值进行预扫描,对于峰值不满足准峰值限值的频段选取最大超标点读取准峰值并记录即可,请勿直接用准峰值扫描。

  5.3.2 Conduct Emissions (CE)

  --试验目的:

  考查零部件电源线RF传导发射大小,试验方法和试验设备满足 CISPR 25 :2008的要求;

  --试验布置:(参照 CISPER25 6.2.2.2 Figure 5)

 

  --试验要求:

  只对低压电源线进行测量

  应用频率范围:150kHz~108MHz。

  试件工作模式:C(风扇占空比0,90%分别测试,放电回路连接阻性负载,3A电流放电);

  限值列表:

传导发射平均值和准峰值限值要求

测试频段

RF业务

频率范围

平均值限值dB(μV)

准峰值限值dB(μV)

1

广播LW

0.15MHz~0.30MHz

70

77

2

/

0.30MHz~0.53MHz

70

77

3

广播MW

0.53MHz~1.8MHz

50

57

4

/

1.8MHz~5.9MHz

50

57

5

广播SW

5.9MHz~6.2MHz

45

52

6

/

6.2MHz~26MHz

45

52

7

移动业务CB

26MHz~28MHz

36

43

8

/

28MHz~30MHz

36

43

9

移动业务VHF

30MHz~68MHz

36

43

10

TV频段I

68MHz~76MHz

30

37

11

广播FM

76MHz~108MHz

30

37

注:准峰值测试方式---先采用峰值进行预扫描,对于峰值不满足准峰值限值的频段选取最大超标点读取准峰值并记录即可,请勿直接用准峰值扫描。

  5.3.3 射频传导发射-电流法

  --试验目的:

  考察零部件所有线束对空间传导发射大小,避免对其他电路产生干扰;

  --试验方法和设备:

  满足CISPR 25-2008的要求。实验线束全部放入测试环中;

  --测试距离:

  电流钳距离EUT端子的距离为50mm和750mm;

  --试验要求:

  应用频率范围:150kHz~108MHz。

  试件工作模式:C(风扇占空比0,90%分别测试,放电回路连接阻性负载,3A电流放电);

  限值列表(以准峰值和平均值):

  注:准峰值测试方式---先采用峰值进行预扫描,对于峰值不满足准峰值限值的频段选取最大超标点读取准峰值并记录即可,请勿直接用准峰值扫描。

  5.3.4 Radiated Immunity(自由场)

  --试验目的:

  考查零部件抗窄带电磁能量辐射的能力,试验方法和试验设备满足ISO 11452-2 的要求;

  --试验布置:(参照ISO11452-2 7.6 Figure 2,Figure 3)

 

 

  --试验要求:

  测试频率:200M~2000MHz

  工作模式:C(风扇占空比50%,放电回路连接阻性负载,3A电流放电);

  限值列表:

 

  测试等级:3

  功能状态:A

  5.3.5 大电流注入(BCI)

  --试验目的:

  考查零部件抗窄带电磁能量辐射的能力,试验方法和试验设备满足ISO 11452-4 的要求。

  --试验布置:(参照 ISO11452-4 )

 

  关键字:1 EUT 2 线束 3 负载模拟器 4 模拟和检测系统 5 电源 6 人工网络 7 光纤 8 测量设备 9 射频测量探头 10 射频注入探头 11 接地平板 12 绝缘垫13 屏蔽室

  --试验要求:

  测试频率:1M~400MHz;

  工作模式:C(风扇占空比,50%,放电回路连接阻性负载,3A电流放电);

  测试等级列表:

 

  测试等级:Ⅲ

  功能状态:A

  5.3.6 ESD

  --试验目的:

  考查零部件抗静电放电的能力,试验方法和试验设备满足ISO10605-2008的要求;

  试验分无源模式放电试验和有源工作模式放电试验。

  —试验布置

  无源试验模式布置:

 

  有源试验模式布置:

 

  --试验要求:

  无源试验模式:

  试验中,待测器件不接电源和负载;

  测试点:接插件各引脚、电池组系统外壳搭铁点、电池组系统安装支架。

  试验等级见下表: 

放电类型

严酷等级

每个极性的放电次数

功能状态

接触放电

C=150pF,R=330Ω

±8kV

3

C

空气放电

C=150pF,R=330Ω

±15kV

3

C

  有源试验模式:

  工作模式C(风扇占空比50%,放电回路连接阻性负载,3A电流放电);

  测试点:电池组系统外壳搭铁点、电池组系统安装支架。

  试验等级见下表:

  直接放电:

放电类型

严酷等级

每个极性的放电次数

功能状态

接触放电

C=150pF,R=330Ω

±8kV

3

A

空气放电

C=150pF,R=330Ω

±15kV

3

A

  间接放电

放电类型

严酷等级

每个极性的放电次数

功能状态

接触放电

C=150pF,R=330Ω

±8kV

50

A

 

  5.3.7 电源线瞬态抗干扰实验

  --试验目的:

  考查零部件抗电源线瞬态电压脉冲的能力,试验方法和试验设备满足ISO 7637-2:2004的要求,共有脉冲1、2a、2b、3a、3b试验。

  --试验要求:

  电源线瞬态传导抗干扰试验脉冲试验严酷等级要求见下表:

电源线瞬态传导抗干扰试验严酷等级要求

试验脉冲

试验等级

最小脉冲数或者试验时间

功能失效等级

脉冲 1

-100V

500个脉冲

C

脉冲 2a

+50V

500个脉冲

A

脉冲 2b

+10V

10个脉冲

C

脉冲 3a

-150V

1h

A

脉冲 3b

+100V

1h

A

  工作模式:C(风扇占空比50%)。

  --试验脉冲波形:

  试验脉冲1:模拟电源与感性负载断开连接时所产生的瞬态现象。

试验脉冲1参数

UA

+13.5V

Us

-100 V

Ri

10 Ω

Tr

1μs

Td

2 ms

T1

0.5~5s,保证EUT可以正确初始化

T2

200 ms

T3

<100μs,切断电源到应用脉冲所需要最小时间

  

  试验脉冲2a:模拟由于线束电感原因,使与试样并联的装置内电流突然中断引起的瞬态现象。

试验脉冲2a参数

UA

+13.5V

Us

+50 V

Ri

2Ω

tr

1μs

td

50μs

t1

0.5s

  试验脉冲2b:模拟点火开关断开时的瞬态现象。

  

试验脉冲2b参数

UA

+13.5V

Us

+10 V

Ri

 0.05 Ω

td

0.5 s

tr

1 ms±0.5 ms

t12

1 ms±0.5ms

t6

1 ms±0.5 ms

  试验脉冲3a和3b:模拟由开关过程引起的瞬态现象,这些瞬态现象的特性受线束的分布电容和分布电感的影响。

  

试验脉冲3a参数

UA

+13.5V

Us

-150 V

Ri

50 Ω

td

0.1μs

tr

5 ns

t1

100 μs

t4

10 ms

t5

90 ms

 

 

试验脉冲3b参数

UA

+13.5V

Us

+100 V

Ri

50 Ω

td

0.1 μs

tr

5 ns

t1

100 μs

t4

10 ms

t5

90 ms

 

  5.3.8 I/O线瞬态传导抗干扰

  --试验目的:

  考查零部件抗I/O线瞬态电压脉冲的能力,试验方法和试验设备满足ISO 7637-3: 2007的要求;

  —试验布置:

  容性耦合钳法 (CCC) 试验布置,参照ISO7637-3 ;

  —试验要求:

  对所有输入和输出线测试;

  试件工作模式:C(风扇占空比50%);

  试验脉冲a和 b:

  快速瞬态试验脉冲是模拟开关过程产生的电瞬态。电瞬态的特性受线束的分布电容和电感的影响。

  试验脉冲a,负脉冲:

快速瞬时试验脉冲a参数

Us

 -60 V

tr

5 ns

td

0.1 μs

t1

100 μs

t4

10 ms

t5

90 ms

Ri

50 Ω

 

 

  

 

 

 

 

试验脉冲b,正脉冲:

  

快速瞬时试验脉冲b参数

Us

+ 40 V

tr

5 ns

td

0.1 μs

t1

100 μs

t4

10 ms

t5

90 ms

Ri

50 Ω

 

  试验等级要求:

 

快速瞬态试验脉冲ab要求

试验脉冲

试验等级

试验时间

功能等级

脉冲 a

-60V

10min

A

脉冲 b

+40V

10min

A

 

  5.3.9 电压瞬态发射

  --试验目的:

  考察零部件工作电源线瞬态电压发射大小,试验方法和试验设备满ISO7637-2 :2004的要求;

  零部件为潜在的传导骚扰源,需要测量零部件EUT瞬态电压传导发射的强度。

  --试验布置:

  —试验要求:

  分别在放电继电器断开和闭合、风扇开启和关闭条件下分别测试;

  采集十个波形,记录含有最大正幅值和最大负幅值(及与之相关的参数)的波形;

  慢脉冲布置见上图a,快脉冲布置见上图b;

  限值见下表:

  

慢脉冲-正极性

﹢75V

慢脉冲-负极性

-100V

快脉冲-正极性

﹢100V

快脉冲-负极性

-150V

 

  附录A:功能监控和检查项示例

 

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