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高压电性能ISO 21498-2测试标准解读及解决方案
- 分类：技术专栏
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- 发布时间：2022-03-09 10:50
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1、测试简介
依据最新的ISO 21498-2:2021版本要求，需要满足的测试项目包括：
ü 6.2直流电源电压在工作范围内的变化/DC supply voltage variation within operational range
测试布置图如下：
测试波形要求如下：
ü 6.3产生的电压斜率/Generated voltage slope
测试布置图如下：
测试波形要求如下：
ü 6.4电压斜率抗扰度/Immunity to voltage slope
测试布置图如下：
测试波形要求如下：
ü 6.5产生的电压纹波/Generated voltage ripple
测试布置图如下：
测试波形要求如下：
ü 6.6电压纹波抗扰度/Immunity to voltage ripple
测试布置图如下：
测试波形要求如下：
ü 6.7过压/Overvoltage
测试布置图如下：
测试波形要求如下：
ü 6.8欠压/Undervoltage
测试布置图如下：
测试波形要求如下：
ü 6.9电压偏移/Voltage offset
测试布置图如下：
测试波形要求如下：
ü 6.10产生的抛负载电压/Generated load dump voltage
测试布置图如下：
测试波形要求如下：
ü 6.11抛负载电压抗扰度/Immunity to load dump voltage
测试布置图如下：
测试波形要求如下：
这些标准适用于电压等级在DC 60V～1500V范围内的新能源汽车高压部件，旨在针对高压电池系统 (HV battery system)、DC/DC高低压转换器 (DC/DC converter HV/LV)、车载充电器 (On-board charger)、空调压缩机 (Air conditioning compressor)等高压部件，通过一系列电气特性测试来验证其电气参数和安全性。
根据高压部件的发展趋势，提高电压/降低电流成为设计的趋势，针对此趋势，也定义的不同的电压等级范围规范如下：
|
电压等级 |
电压上限规范 |
|
A(LV） |
≤60 VDC/30 VAC |
|
B(HV） |
＞60 且≤1500VDC;＞30 且≤1000VAC |
|
B_220 |
220V DC |
|
B_420 |
420V DC |
|
B_470 |
470V DC |
|
B_750 |
750V DC |
|
B_850 |
850V DC |
|
B_1250 |
1250V DC |
一个高压部件类产品，可能同时包含有各类供电系统，有的是高压供电系统，有的是低压供电系统，其中又有可能是直流供电，也有可能是交流供电。 随着电压等级的提高，针对6.11抛负载电压抗扰度的测试对测试仪器也提出了巨大的挑战，尤其是电压变化斜率du/dt，附录C里面提出了一个400V系统的典型案例，最终发现du/dt可达250V/ms。
在实际测试中，针对电子产品的电压等级及操作状态分为OS1/OS2/OS3/OS4四种状态，分布图如下：
这四种状态可以在不同的情况下进行切换，说明如下：
| 操作状态 | 描述 |
| OS1 |
The component shall provide the specified full performance(reduction pf performance not allowed) 电子部件需要满足所有的性能(性能不允许下降) The component shall automatically change its operating status depending on the voltage relevant for the operating status 电子部件需要根据不同的电压等级自动切换操作状态。 |
| OS2 |
The component shall provide the specified reduced performance within its permissible deviations(reduction of performance allowed) 电子部件需要提供允许范围内的性能下降(允许性能下降) The component shall automatically change its operating status depending on the voltage relevant for the operating status 电子部件需要根据不同的电压等级自动切换操作状态。 |
| OS3 |
The component may derate or cut-off its performance for self-protection purpose. 出于自我保护的目的，电子部件可能会降低或切断其性能 The component shall automatically change its operating status depending on the voltage relevant for the operating status. 电子部件需要根据不同的电压等级自动切换操作状态。 |
| OS4 |
The component may cut-off its performance. 电子部件可能会中断其性能。 Triggered by a reset or an external event(e.g. change of ignition status,restart vehicle,the component shall change its operating status depending on the voltage relevant for the operatingstatus. 由重置或外部事件触发(例如点火状态改变、重新启动车辆)，部件应根据与运行状态相关的电压改变其运行状态。 |
2、典型配置
Powerwave系列产品(标准为250KW/模块，最大可扩展为1000KW)：
依据标准：
ü ISO 21498
ü VW 80300 LV 123 Mercedes MBN 11123
主要技术指标：
|
AC输出 |
250 kVA, 3 x 360 V (相线对中线), 236 A 每线 |
|
DC输出 |
250 kW 高电压量程: 最大. 1500 V, 最大. 333 A 低电压量程: 最大500 V, 最大1000 A 参见详细的功率曲线图 |
|
线数 |
3 |
|
带宽 |
1000 Hz |
|
频率范围 |
DC - 5000 Hz |
|
THD @ 50/60Hz, max. |
0.5 % |
|
电压精度 |
DC: ±0.2% （设置值）；± 0.15%（全量程）; AC: 增加±0.1% （设置频率/1000） |
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电压斜率 |
1250 V/ms |
|
隔离电压 |
L-PE及 N-PE: 1000 VAC / 1500 VDC |
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