博众测控 | ISO 16750-2:2023汽车电气测试新标准解读:关键变化与测试设备选型

随着汽车电气系统向高集成度、高功率密度及高频化方向持续演进,车载电子设备所处的电源环境日益复杂。传统的12V/24V供电系统,已叠加DC/DC变换器、高频开关电源以及新能源动力系统等多种扰动源,对电子设备的电气鲁棒性提出了更高要求。

ISO 16750-2:2023是国际标准化组织(ISO)发布的《道路车辆------电气和电子设备的环境条件及试验------第2部分:电气负荷》(Road vehicles --- Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment --- Part 2: Electrical loads)第五版,于2023年7月正式发布。

该标准取代了第四版 ISO 16750-2:2012,适用于道路车辆(不包括摩托车和轻便摩托车)中的电气和电子系统及部件,系统性规定了车辆电气环境中可能出现的各类电气应力,以及相应的试验方法、参数要求和功能状态判定准则。

新版标准主要面向12V、24V及车载低压48V系统 ,重点适配新能源汽车(EV / HEV / PHEV)、高开关频率DC/DC变换器、48V 轻混系统以及冗余供电架构等新技术带来的电气环境变化。通过更严格的瞬态定义、更宽的频率覆盖范围以及DUT端闭环控制要求 ,新版标准显著提升了测试的可重复性、严苛度以及与整车实际工况的匹配程度。

目前,国际主流整车厂及Tier 1供应商已逐步启动新标准的导入与测试方案升级,国内汽车电子行业也进入标准实施的过渡期。企业需结合自身产品装车平台与目标市场,合理规划标准切换与测试设备升级节奏,提前完成合规验证,避免因标准差异影响产品准入与量产交付。

1 标准定位与适用范围

ISO 16750-2:2023适用于安装在道路车辆上的各类电气和电子设备,覆盖对象包括但不限于:

  • ECU、控制器、执行器、传感器;

  • 车载信息娱乐系统;

  • 电源管理模块、DC/DC变换器;

  • 新能源及混合动力车辆低压系统相关设备。

标准重点评估设备在正常供电、异常供电以及瞬态电气扰动条件下的功能稳定性与结构安全性。

2 2023版标准的主要技术变化

与2012版相比,ISO 16750-2:2023并非简单修订,而是从测试理念和技术细节上进一步向真实车辆电源环境靠拢,其主要变化体现在以下几个方面。

2.1 供电扰动覆盖范围显著扩大

新版标准强化了对电压瞬态、纹波、高频噪声及微中断等现象的测试要求,尤其针对DC/DC变换器引入的高频成分进行了明确规范。

  • 叠加交流电压测试频率范围扩展至10Hz~200kHz;

  • 引入更严格的电压波形监测与控制要求。

2.2 测试可重复性与一致性进一步增强

标准明确要求在被测设备(DUT)端进行闭环测量与控制,具体要求如下:

  • 电压、电流采样点需布置在靠近DUT位置(典型值不大于10cm);

  • 测试系统应具备实时反馈与动态调节能力;

  • 对测量精度、源阻抗及响应速度提出明确要求。

上述要求显著抬高了测试系统的技术门槛,同时也有效保障了不同实验室之间测试结果的一致性与可比性。

2.3 更贴近整车真实工况

新版标准新增或强化了多种贴近实际车辆运行状态的测试场景,进一步从"理想实验室电源模型"转向"整车真实供电环境模型"。

  • 微秒级电压微中断;

  • 慢速电压下降/上升(模拟电池SOC变化);

  • 多种异常供电条件的组合工况。

3 ISO 16750-2:2023核心测试项目解读

3.1 直流供电电压试验

用于验证设备在规定的最小、额定及最大供电电压条件下的功能表现,该试验是12V、24V系统的基础必测项目,同时适用于车载低压48V系统的供电电压验证。

测试波形

测试重点包括:

  • 功能正常性;

  • 参数漂移情况;

  • 异常状态下的恢复能力。

3.2 过电压试验

瞬态过电压试验曲线

过电压试验包括两类工况,主要用于评估设备的电源防护能力、电压抑制能力及长期耐久性:

  • 长时间过电压:模拟发电机调节异常等持续过压情况;

  • 瞬态过电压:模拟负载突变、电源切换等瞬态事件。

3.3 叠加交流电压(纹波)试验

这是2023版中技术复杂度和工程要求显著提高的测试项目之一,对新能源汽车及混合动力车辆中的低压电子设备尤为关键。

交流电压的试验曲线

其主要特点包括:

  • 在直流供电基础上叠加交流纹波;

  • 频率范围覆盖低频(发动机转速、负载波动)与高频(DC/DC开关噪声);

  • 要求对DUT端纹波幅值进行闭环控制。

3.4 电压跌落、缓降及微中断试验

该类试验用于模拟启动瞬间、电池接触不良、线束或电源开关抖动等实际工况,其中微中断持续时间可短至微秒级。

重点考察:

  • 设备是否发生复位;

  • 是否出现功能异常或数据丢失。

电压为12V的系统的短电压降

电压为24V的系统的短电压降

测试用例1-可变中断时间

测试用例2-可变恢复时间

电压降下重置行为的测试曲线

启动特性

3.5 反向电压试验

反向电压测试用例1

反向电压测试用例2

用于验证设备在电源极性反接条件下的承受能力,重点关注:

  • 是否产生永久性损坏;

  • 保护电路是否按预期动作。

3.6 开路、短路与过载试验

测试设备在单线 / 多线开路、对地短路/对电源短路、过流等异常条件下的行为特性,重点关注保护策略的有效性、热效应以及故障解除后的恢复能力。

短期开路事件的中断模式

3.7 绝缘与耐压试验

用于评估设备内部及对外接口的绝缘性能,确保在规定电压等级下具备足够的安全裕度。针对新能源汽车低压与48V系统的电气隔离安全要求,该试验的严苛度与测试电压等级需匹配系统额定电压,进一步保障车载电气设备的人身与设备安全,尤其适用于48V系统或带隔离接口的设备。

4 ISO 16750-2:2023测试所涉及的主要仪器设备

从实施角度看,新版标准对测试系统能力提出了明确要求,典型配置包括以下设备类型。

4.1 可编程直流电源

主要功能要求包括:

  • 双极性输出(支持反向电压)

  • 高精度电压、电流控制

  • 快速瞬态响应能力

  • 支持内阻模拟(视测试需求)

4.2 电压瞬态与脉冲发生器

用于生成瞬态过电压、跳跃启动电压、特定脉冲波形等,设备需具备良好的波形一致性和重复性。

4.3 交流纹波注入与叠加系统

关键能力包括:

  • 宽频率范围输出(最高至200kHz)

  • 可调幅值与波形

  • DUT端闭环反馈控制

  • 与直流电源协同工作能力

4.4 微中断与开关模拟装置

通常由高速电子开关或专用模块构成,用于精确控制中断时间、中断顺序、单线或多线动作。

4.5 测试控制与数据采集系统

综合测试系统通常具备自动化测试流程、实时波形记录、合规性判定、测试报告自动生成等功能。在新版标准中,测试数据的记录完整性与可追溯性尤为重要。

4.6 测试设备选型核心考量指标

基于ISO 16750-2:2023的严苛要求,设备选型需重点把控5大核心指标:

  • 闭环控制能力:必须支持DUT端就近采样、实时反馈,满足标准不大于10cm采样点的要求,保障测试可重复性。

  • 带宽与响应速度:交流纹波测试设备带宽至少覆盖10Hz~200kHz,瞬态发生器需匹配微秒级微中断的响应需求。

  • 测量精度:电压、电流采集精度需满足标准规定,避免测试数据偏差导致合规判定失误。

  • 兼容性与扩展性:需兼容12V/24V/48V多系统测试,支持多工况组合测试,适配新能源汽车的测试场景升级。

  • 自动化与追溯性:具备自动化测试流程、数据完整记录与报告生成能力,满足实验室审核与客户验厂的可追溯性要求。

5 解决方案

在ISO 16750-2:2023 以及汽车、航空航天领域的电性能与EMC测试场景中,对电源及射频测试设备的动态响应能力、噪声水平和控制精度提出了更高要求。

针对新标准带来的系统升级挑战,博众测控推出适配ISO 16750-2:2023的准源EMC测试设备解决方案,已在汽车电子、军工及航天领域形成成熟应用。

5.1 四象限可编程电源系统

  • 带宽覆盖至1MHz 以上,显著高于ISO 16750-2规定的200kHz纹波测试上限

  • 采用16bit高速DAC架构,实现高精度电压、电流闭环控制

  • 在额定输出工况下,输出噪声可低至20mVpp,适用于电池直连测试场景

  • 支持四象限运行模式,兼顾供电与能量回馈能力

5.2 军用标准电磁兼容测试解决方案

设备可满足GJB 151B、DO-160、DO-181等标准要求。其中CS115 / CS116一体化设备通过单一N型射频接口完成测试,有效提升测试效率与一致性。

5.3 射频传导抗扰度测试系统

采用国内自主一体化设计,覆盖BCI、CS114等测试项目,支持模块化与分体运行,具备高控制精度、高采集精度及超快速自校准能力。

5.4 卫星电推进射频电源系统

面向星载射频电推进应用,解决系统小型化、大功率输出及高效率能量转换等关键问题,推动相关技术从实验室走向工程应用。

ISO 16750-2:2023并非单纯提高测试"难度",而是通过更加真实、更加精细的电气扰动模型,推动汽车电子设备向更高可靠性与一致性方向发展。

对整车厂、零部件供应商及第三方实验室而言,新版标准意味着:测试系统能力需系统性升级、测试方案需更贴近真实工况、设备选型将直接影响测试结果有效性。

从工程实践角度看,ISO 16750-2:2023的实施,有助于在研发阶段提前暴露潜在电源可靠性风险,为整车电气电子系统的长期稳定运行提供有力保障。

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