此試驗是為了模擬蓄電池逐漸放電和充電時的電壓變化。按照GB/T 28046.2-2019的規(guī)定，試驗時對DUT有效輸入端同時進(jìn)行下列試驗：以(0.5±0.1)V/min 的線性變化率或以不大于25 mV的步長，將供電電壓由降到0V，然后從0V升到。

在試驗過程中，DUT的功能狀態(tài)等級至少應(yīng)達(dá)到D級，必要時可要求達(dá)到更嚴(yán)酷的C級。

供電電壓緩降和緩升測試Setup及測試波形如下圖所示：

供電電壓緩降和緩升測試（來源：孚喬圖、CVC威凱）

關(guān)于蓄電池充放電特性及蓄電池電壓，具體可參考作者新書《廣義車規(guī)級》4.2.1小節(jié)及4.3章節(jié)內(nèi)容。

此試驗是為了模擬其他電路內(nèi)的常規(guī)熔斷器熔斷時引起的電壓瞬時下降，按照GB/T 28046.2-2019的規(guī)定，測試電壓波形如下圖所示。   

瞬時電壓下降波形（來源：左成鋼《廣義車規(guī)級》）

對電壓瞬降的具體規(guī)定取決于OEM，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的參數(shù)可以匯總?cè)缦卤硭?。對?2V系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)要求的最低瞬降電壓為4.5V，時間為100ms。

ISO 16750-2:2012對電壓瞬降的規(guī)定（來源：左成鋼《廣義車規(guī)級》）

在試驗過程中，DUT的功能狀態(tài)至少應(yīng)達(dá)到B級，是否允許復(fù)位可根據(jù)客戶要求。

供電電壓瞬時下降測試Setup及測試波形如下圖所示：

供電電壓瞬時下降測試（來源：孚喬圖、CVC威凱）

負(fù)載的供電電壓瞬時下降對負(fù)載的正常功能可能造成嚴(yán)重影響，這部分內(nèi)容在作者新書《廣義車規(guī)級》4.4.5小節(jié)有詳細(xì)描述。在此順便介紹下負(fù)載電壓瞬降的一些基本知識。   

負(fù)載或用電器的電壓瞬降通常由兩個原因?qū)е拢皇侨蹟嗥骱蠹墝Φ囟搪?，二是大功率?fù)載啟動，兩者的原理其實是一致的。如下圖所示，負(fù)載1和負(fù)載2從發(fā)動機(jī)艙接線盒取電，負(fù)載1為大功率，負(fù)載2則功率較小，如果負(fù)載1啟動或者發(fā)生對地短路，巨大的沖擊電流會導(dǎo)致負(fù)載2的電壓瞬時被拉低，這個拉低的幅度取決于負(fù)載1對地短路電流的峰值及持續(xù)時間。

負(fù)載電壓瞬降（來源：左成鋼《廣義車規(guī)級》）

另外，隨著目前搭載智駕功能的車輛越來越多，電源電壓瞬降對智駕車輛產(chǎn)生的影響將遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)車型。在電源故障的這段時間內(nèi)，如果車輛剛好處于自動駕駛狀態(tài)下，那么自動駕駛車輛的一些關(guān)鍵功能必須保持激活狀態(tài)，比如雷達(dá)、攝像頭、其他傳感器、自動駕駛控制單元、剎車控制、轉(zhuǎn)向控制等，但實際上這些設(shè)備及功能是無法接受如此長時間的電源故障的。   

車速、行駛距離與延時的關(guān)系（來源：左成鋼）

通過上表我們可以看到，如果車輛正在高速巡航自動駕駛狀態(tài)，某個功能即使短暫失效100ms，也就是0.1秒，車輛已經(jīng)繼續(xù)向前行駛了3.3米，是不是細(xì)思極恐？！所以ISO標(biāo)準(zhǔn)ISO 16750-2就專門針對保險絲的這種保護(hù)特性，在標(biāo)準(zhǔn)中提出了要求，要求12V系統(tǒng)車輛的ECU能夠承受100ms的電源電壓間歇性跌落，跌落到4.5V，在試驗過程中功能還能達(dá)到B級（B級：試驗中裝置/系統(tǒng)所有功能滿足設(shè)計要求，但允許有一個或多個超出規(guī)定允差。試驗后所有功能應(yīng)自動恢復(fù)到規(guī)定限值。存儲器功能應(yīng)符合A級）。而乘用車正常啟動后的電壓通常在14V左右，車載設(shè)備正常工作電壓范圍是9V-16V，一般低于9V，設(shè)備就不能正常工作了，即使ECU不發(fā)生重啟，此時也基本處于功能受限狀態(tài)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)也不能正常工作。

關(guān)于自動駕駛車輛的電源設(shè)計，可以參考筆者在AES的另一篇文章《智能駕駛供電冗余設(shè)計詳解》。也可以參考筆者22年發(fā)表在九章智駕的一篇文章《干掉保險絲和繼電器，自動駕駛才能更安全》。 

 #08復(fù)位特性

此試驗是為了檢驗DUT在不同的電壓驟降下的復(fù)位性能。該試驗適用于具有復(fù)位功能的設(shè)備(例如裝有一個或多個MCU的設(shè)備)。按照GB/T 28046.2-2019的規(guī)定，測試時按下圖對DUT有效輸入端同時施加試驗脈沖電壓，檢查DUT的復(fù)位性能。

復(fù)位試驗供電電壓（來源：左成鋼《廣義車規(guī)級》）

圖中，供電電壓以5%步長從最低電壓降到，保持5s后再上升到，至少保持10s，并進(jìn)行功能試驗。然后將電壓降低到等等。按圖5-7以的5%梯度繼續(xù)進(jìn)行直到降到0V，然后再將電壓升到。在試驗過程中，DUT的功能狀態(tài)應(yīng)達(dá)到C級。

復(fù)位特性測試Setup及測試波形如下圖所示： 

復(fù)位特性測試（來源：孚喬圖、CVC威凱）

此試驗的目的是為了檢驗DUT在車輛啟動時的性能。依據(jù)GB/T 28046.2-2019標(biāo)準(zhǔn)，按下圖及下表給出的特性參數(shù)，將電壓施加到DUT的有效輸入端，共進(jìn)行10次，每個循環(huán)之間間隔1s～2s。

啟動電壓曲線（來源：左成鋼《廣義車規(guī)級》）

啟動電壓系統(tǒng)參數(shù)及等級如下表所示：   

啟動電壓系統(tǒng)參數(shù)及等級（來源：左成鋼《廣義車規(guī)級》）

在車輛啟動期間工作的有關(guān)DUT的功能狀態(tài)應(yīng)達(dá)到A級，其他功能按上表確定。

啟動特性測試Setup及測試波形如下圖所示：

啟動特性測試（來源：孚喬圖、CVC威凱）

車輛的啟動波形也就是通常所說的starting profile，這部分內(nèi)容在作者新書4.3.1蓄電池低電壓部分也有描述。對傳統(tǒng)燃油車來講。發(fā)動機(jī)啟動過程中帶來的蓄電池的瞬態(tài)低電壓及電壓抖動會影響某些對低電壓狀態(tài)較敏感的設(shè)備及電子器件，比如瞬態(tài)低電壓會導(dǎo)致智能高邊芯片自動進(jìn)入欠壓關(guān)斷狀態(tài)，也可能導(dǎo)致MCU欠壓復(fù)位。

為了盡量降低發(fā)動機(jī)啟動對系統(tǒng)電壓的影響，設(shè)計中通常采用三種方式：

此試驗的目的是為了檢驗DUT在車輛發(fā)生拋負(fù)載時的抗干擾性能。按照GB/T 28046.2-2019的規(guī)定，拋負(fù)載波形模擬了發(fā)生拋負(fù)載現(xiàn)象時產(chǎn)生的瞬態(tài)，即在斷開電池的同時，交流發(fā)電機(jī)正在產(chǎn)生充電電流，而其電路上仍有其他負(fù)載時產(chǎn)生的瞬態(tài)。

在拋負(fù)載過程中，DUT的功能狀態(tài)等級應(yīng)達(dá)到C級。

根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，拋負(fù)載脈沖試驗被放在了ISO 16750-2:2012（國標(biāo)是GB/T 21437.2-2021）中，5a變成了試驗脈沖A(Pluse A)-無集中拋負(fù)載抑制，5b變成了試驗脈沖B(Pluse B)-具有集中拋負(fù)載抑制。

拋負(fù)載測試Setup及測試波形如下圖所示：

拋負(fù)載測試（來源：孚喬圖、CVC威凱）

拋負(fù)載這個詞不能顧名思義，這個拋的負(fù)載實際上是蓄電池，而非一個用電器。拋負(fù)載是指發(fā)電機(jī)正在發(fā)電，且在為蓄電池進(jìn)行充電，并同時為系統(tǒng)進(jìn)行供電時，蓄電池的接線柱突然斷開連接的一種現(xiàn)象。蓄電池實際上是一個大電容，這個電容可以穩(wěn)定系統(tǒng)的電壓，如果這個大電容突然斷開，就會帶來類似于系統(tǒng)的感性負(fù)載突然增大的效果。同樣的道理，如果系統(tǒng)突然有一個大電流的感性負(fù)載進(jìn)行切換，也會產(chǎn)生拋負(fù)載。  

如下圖所示，一旦蓄電池斷開連接，系統(tǒng)就會變的不穩(wěn)定，電壓就會快速升高，直到發(fā)電機(jī)整流器的低邊管子發(fā)生雪崩擊穿，將電壓限制在，過電壓和時間的規(guī)定具體取決于OEM。

電氣系統(tǒng)拋負(fù)載的原理（來源：左成鋼《廣義車規(guī)級》）

關(guān)于拋負(fù)載的成因、拋負(fù)載波形的特性及對系統(tǒng)的影響，在作者新書4.3.2小節(jié)有詳細(xì)描述。

對于拋負(fù)載測試，設(shè)計中的應(yīng)對方法通常是在電源端加入一個TVS來進(jìn)行抑制，如下圖所示即為采用不同TVS設(shè)計時的測試波形，從波形來看，波峰已經(jīng)被削掉的很平了。   

12V系統(tǒng)采用TVS進(jìn)行集中拋負(fù)載抑制的測試波形（來源：Vishay）

24V系統(tǒng)的測試波形如下圖所示，可見和實際DV測試的波形是一致的。 

24V系統(tǒng)采用TVS進(jìn)行集中拋負(fù)載抑制的測試波形（來源：Vishay）

需要順便提一下的是，隨著車輛電氣技術(shù)的發(fā)展，尤其是發(fā)電機(jī)技術(shù)的發(fā)展，整車電氣環(huán)境也越來越穩(wěn)定了（這一點(diǎn)有點(diǎn)類似于現(xiàn)在的國家電網(wǎng)和我們小時候家里的電網(wǎng)，電視機(jī)還需要加調(diào)壓器（暴露年齡了）），乘用車行業(yè)在10年前就已經(jīng)基本不太要求拋負(fù)載5a（也就是脈沖A）測試了，這個趨勢是從外資OEM逐步到合資OEM再到國內(nèi)OEM，目前乘用車行業(yè)已基本沒有5a了，但是在商用車行業(yè)5a還是一個非常普遍的要求。

在這里也能看到一種技術(shù)或者說行業(yè)測試標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展趨勢（畢竟5a都從ISO 7637調(diào)到了ISO 16750了，具體標(biāo)準(zhǔn)變化會在后續(xù)EMC測試標(biāo)準(zhǔn)介紹中詳述）。以前趨勢是由外資OEM引領(lǐng)的，因為他們歷史悠久，對標(biāo)準(zhǔn)理解和應(yīng)用的研究也更深入，知其然且知其所以然，所以Tier 1在和他們進(jìn)行DVP談判時，有很大的討論空間，而國內(nèi)的OEM則普遍不接受談判和讓步，標(biāo)準(zhǔn)提的非常之高，問就是這是規(guī)定，底層原因其實就是因為不懂，不知道是否可以讓步？是否可以不做？有哪些風(fēng)險？既然都不清楚，那干脆把標(biāo)準(zhǔn)提到最高總沒有錯吧。   

不過相信隨著新能源及自動駕駛技術(shù)的發(fā)展，隨著國內(nèi)OEM的崛起，對標(biāo)準(zhǔn)的理解和運(yùn)用也能領(lǐng)先于行業(yè)，而非像以前那樣，一味地抱著標(biāo)準(zhǔn)，提高標(biāo)準(zhǔn)，且不容討論。

此試驗的目的是為了模擬車輛輔助啟動/跳線啟動時對蓄電池的反向連接。根據(jù)GB/T 28046.2-2019的規(guī)定，測試電壓及時間按下表進(jìn)行。

反向電壓試驗參數(shù)（來源：左成鋼《廣義車規(guī)級》）

恢復(fù)正常連接后，DUT的功能狀態(tài)應(yīng)達(dá)到A級。

實際上在車輛的正常使用過程中，車載電子電氣件是不會承受反壓的，導(dǎo)致出現(xiàn)反壓的情況，除了標(biāo)準(zhǔn)所講的跳線啟動時接錯線以外，車輛在維修時，蓄電池也有一定的可能性接錯電源線，這個場景實際上和跳線啟動是類似的。

當(dāng)然，對于專業(yè)維修人員來講這種概率很低，而對于普通用戶可就不好說了。感謝中國制造讓車輛應(yīng)急啟動電源價格低到了可以隨車常備，但這也大幅提高了普通用戶犯錯的概率。你一定無法想象，某天你的車顯示蓄電池虧電無法啟動，你跳線啟動時一不小心接錯線，然后BMS燒了，導(dǎo)致動力電池包需要維修。所以，感謝這個測試標(biāo)準(zhǔn)吧，為了防止接錯線時導(dǎo)致ECU等控制器損壞，標(biāo)準(zhǔn)特別規(guī)定了DUT必須能夠承受1分鐘的反壓而不發(fā)生損壞。目前普通家用轎車的ECU數(shù)量可達(dá)50個以上，如果沒有這個要求，一旦接錯線，損失可就太大了，尤其是對于新能源車輛來講，因為三電部分的控制器（包括VCU及BMS）供電電壓也是低壓的12V/24V。   

車輛應(yīng)急啟動電源（來源：淘寶）

這里再順便提一下，絕大多數(shù)采用直流電壓供電的設(shè)備都是不支持電源反接的，比如你常用的手機(jī)，一旦電源接反，輕則燒保險，重則直接損壞，而車載ECU能承受反壓則是一個基本要求。

此試驗的目的是為了檢驗在DUT存在兩條或多條供電線路時組件的可靠性，比如對電源接地與信號接地的參考點(diǎn)不一致的組件就需要進(jìn)行此試驗。根據(jù)GB/T 28046.2-2019的規(guī)定，所有DUT的偏移電壓被定義為（1±0.1）V。試驗過程中DUT的功能狀態(tài)應(yīng)達(dá)到A級。

這里順便提一下，按照ISO 11898-3-2006(道路車輛,控制器局域網(wǎng)絡(luò)（Controller Area Network，CAN），第3部分：容錯CAN) 標(biāo)準(zhǔn)，這個電壓則被定義為±1.5V。

關(guān)于地漂移的成因及對系統(tǒng)的影響，具體可參考作者新書《廣義車規(guī)級》4.1.3小節(jié)內(nèi)容。在此僅簡單介紹一下車輛電氣系統(tǒng)中負(fù)極搭鐵的一些基礎(chǔ)知識。

對于負(fù)極搭鐵的電氣系統(tǒng)，蓄電池負(fù)極作為電源的初始零電位，在負(fù)極搭鐵后，從整車電氣系統(tǒng)來講，整車搭鐵（車身鈑金、底盤或者發(fā)動機(jī)零部件等）是互相導(dǎo)通的，都可以看做是電源的“地”，也就是電氣原理圖中的GND。如圖4-6所示，左圖為蓄電池搭鐵設(shè)計，右圖為車身位置的搭鐵設(shè)計，可見一個搭鐵點(diǎn)通常有多根電線接入，共用一個搭鐵點(diǎn)，以降低成本。   

蓄電池搭鐵及車身搭鐵（來源：左成鋼《廣義車規(guī)級》）

具體的偏移電壓及測試方法可能根據(jù)不同的OEM要求會有所不同，例如根據(jù)福特的FMC1278試驗標(biāo)準(zhǔn)，地漂移被放到了抗干擾測試中去，測試項目的編號為CI 250。標(biāo)準(zhǔn)要求地漂的電壓為正弦波，頻率范圍從2kHz到100kHz，電壓脈沖的幅值最高可達(dá)±5V。CI 250標(biāo)準(zhǔn)如圖5-9所示（原標(biāo)準(zhǔn)為英文，為便于理解，圖中的內(nèi)容經(jīng)過了翻譯）。  

福特CI 250試驗標(biāo)準(zhǔn)要求-部分（來源：左成鋼《廣義車規(guī)級》）

地漂移電壓對用電設(shè)備的工作本身是沒有影響及危害的，畢竟車輛的電壓本來就是隨車輛的運(yùn)行工況而不斷波動的。但是這個電壓對于開關(guān)信號檢測、傳感器應(yīng)用及車載通信來講卻會帶來一些麻煩，尤其是采用模擬信號的傳感器應(yīng)用。

以下圖為例，三個搭鐵點(diǎn)與蓄電池負(fù)極均存在壓差，ECU1的參考地為G1，ECU2的參考地為G2。如果ECU1去檢測一個接在G2搭鐵點(diǎn)的開關(guān)信號，在開關(guān)閉合時，ECU1檢測到的電壓通常并不是0V，比如可能是1V，這1V的電壓就可能會導(dǎo)致ECU1判斷錯誤，所以在設(shè)計信號檢測電路時就必須考慮這個地漂電壓的影響。對于乘用車12V系統(tǒng)來講，最低電壓通常被認(rèn)為是9V，如果這時候再疊加地漂的影響，對電路設(shè)計及軟件檢測就提出了一定的要求。   

多點(diǎn)搭鐵帶來的地漂移（來源：左成鋼《廣義車規(guī)級》）

#13開路特性

開路測試分為單線斷開和多線斷開兩種，此試驗的目的是為了檢驗DUT在一條或多條線路突然斷路情況下的性能。根據(jù)GB/T 28046.2-2019的規(guī)定，斷開時間為（10±1）s，開路阻抗大于等于10MΩ。

測試方法是斷開DUT系統(tǒng)接口的一條或多條電路，然后恢復(fù)連接，觀察DUT在斷路期間和斷路后的狀態(tài)。試驗需要對系統(tǒng)接口的每條電路分別重復(fù)進(jìn)行測試，如果是有多個連接器的DUT，應(yīng)對每一種可能的連接分別進(jìn)行測試。試驗過程中DUT的功能狀態(tài)應(yīng)達(dá)到C級。   

此試驗的目的是為了檢驗DUT在輸入或輸出端發(fā)生短路時的性能。按照GB/T 28046.2-2019的規(guī)定，DUT的所有有效輸入和輸出端應(yīng)分別依次連接到系統(tǒng)最高電壓及地，信號線持續(xù)時間為（60±6）s，負(fù)載電路持續(xù)時間根據(jù)客戶要求，其他輸入和輸出端保持開路或根據(jù)客戶要求。

試驗要求：

1) 所有信號線功能等級達(dá)到C級。

2) 所有電子保護(hù)輸出端應(yīng)確保能承受短路電流且在切斷短路電流后能恢復(fù)到正常工作(最低達(dá)到C級)。

3) 所有常規(guī)熔斷器保護(hù)輸出端應(yīng)能承受短路電流且在熔斷器替換后能恢復(fù)到正常工作(最低達(dá)到D級)。

4) 如果 DUT 材料能滿足UL 94的可燃性試驗,所有無保護(hù)輸出端可以被試驗電流燒壞(功能狀態(tài)為 E級)。

在這里順便提一下要求2中的電子保護(hù)輸出端，也就是通常我們所說的電子保險eFuse（實際上目前車載應(yīng)用最多的是HSD高邊驅(qū)動芯片），等級是達(dá)到C級，也就是試驗后自動恢復(fù)到正常運(yùn)次，而常規(guī)熔斷器（也就是通常所說的保險絲）要求是D級，也就是試驗后要進(jìn)行操作才能重新激活。

GB/T 28046.2-2019對短路特性測試的具體測試方法和Setup并沒有詳細(xì)規(guī)定，對于傳統(tǒng)保險的短路測試其實比較簡單，也容易理解，但是電子保險eFuse的短路測試實際上是需要滿足一些特定的測試要求的，這方面可以參考：AEC-Q100-012 Rev-12V系統(tǒng)智能功率設(shè)備的短路可靠性描述，其中對智能功率設(shè)備的短路測試有明確規(guī)定，如下圖所示（下圖為HSD高邊，標(biāo)準(zhǔn)中對LSD低邊也有規(guī)定）： 

AEC-Q100-012 Rev-中對HSD短路測試的描述（來源：AEC-Q100-012 Rev-）

同時，AEC-Q100-012 Rev-對短路測試的特性阻抗參數(shù)也有詳細(xì)的規(guī)定，如下表所示：

AEC-Q100-012 Rev-中對HSD短路特性阻抗定義（來源：AEC-Q100-012 Rev-）

此試驗的目的是為了檢驗DUT中電介質(zhì)的絕緣耐壓能力。按照GB/T 28046.2-2019的規(guī)定，此試驗僅對含有電感元件(例如,繼電器、電機(jī)、線圈)或連接到電感負(fù)載電路的系統(tǒng)/組件有要求。此試驗可能對大部分電子零部件產(chǎn)品并不適用，具體可根據(jù)客戶試驗要求或雙方協(xié)商。

具體試驗方法為：在DUT進(jìn)行過濕熱循環(huán)試驗后，將系統(tǒng)/組件在室溫中放置 0.5 h，按要求對 DUT施加正弦電壓 500 V(有效值)(50 Hz～60 Hz)持續(xù)60s，要求DUT的功能狀態(tài)應(yīng)達(dá)到 C級，試驗時不得出現(xiàn)擊穿和閃絡(luò)。   

測試項包括：

此試驗的目的是為了檢驗DUT系統(tǒng)和材料的絕緣特性。按照GB/T 28046.2-2019的規(guī)定，此試驗的測試方法同耐電壓試驗。

絕緣電阻測試儀如下圖所示：

絕緣電阻測試儀（來源：CVC威凱）

需要注意的是，GB/T 28046.2-2019并未規(guī)定此試驗的適用范圍，此試驗從原理上來講并不適用于大多數(shù)電子零部件（因為各端子間并不絕緣也無必要絕緣），但對于新能源車輛如三電系統(tǒng)涉及高壓的控制器就需要考慮DUT的絕緣特性，所以具體需根據(jù)客戶試驗要求或雙方協(xié)商。

限于篇幅，本文初步介紹了ECU的電氣負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)及測試，包括測試項目、標(biāo)準(zhǔn)要求、測試方法等，并同步介紹了為什么標(biāo)準(zhǔn)這么規(guī)定？深層次的考量是什么？還順便介紹一些車載電氣、電磁環(huán)境的基礎(chǔ)知識等，關(guān)于機(jī)械、氣候、化學(xué)的測試標(biāo)準(zhǔn)介紹及測試方法將在接下來的文章中進(jìn)行介紹，敬請期待。