Dekodowanie najnowszej normy: podstawowe ulepszenia i najważniejsze elementy systemu testowego ISO 16750-2:2023

Abstrakcja

Norma ISO 16750-2:2023, jako uniwersalna norma międzynarodowa dotycząca badań obciążenia elektrycznego globalnych podzespołów elektronicznych i elektrycznych w pojazdach samochodowych, zaktualizowała liczne klauzule dotyczące badań obciążeniowych, odnoszące się do pojazdów o nowym napędzie elektrycznym i inteligentnych sterowników pokładowych. Tradycyjny, dyskretny sprzęt testowy nie jest w stanie w pełni objąć wszystkich elementów testowych najnowszej normy, a spójność i identyfikowalność danych testowych nie spełniają wymogów certyfikacyjnych producentów OEM pojazdów i laboratoriów CNAS. System testowy ISO 16750-2:2023 to zintegrowana, kompletna platforma testowa dostosowana do nowej normy. System testowania wydajności elektrycznej elektroniki pokładowej LS-ISO16750, wprowadzony na rynek przez LISUN to reprezentatywny, znormalizowany system testowy zgodny z normą ISO 16750-2:2023. Został on opracowany dla elektronicznych i elektrycznych części samochodowych, takich jak sterowniki ECU, czujniki pokładowe, ładowarki pokładowe OBC i przetwornice DC-DC. Kompletny system integruje wiele typów jednostek symulacji sygnałów, które mogą odtwarzać wszystkie warunki naprężeń elektrycznych występujące podczas eksploatacji pojazdu, w tym wahania napięcia, przejściowe impulsy wysokiego napięcia, przesunięcie potencjału masy, przerwy w wiązce przewodów i zwarcia obwodów. Zunifikowana platforma sterowania realizuje w pełni automatyczne testy, ocenia niezawodność elektryczną komponentów zgodnie ze specyfikacjami krajowymi i zagranicznymi, w tym ISO 16750-2:2023, VW 80000 i GM 3172, oraz z wyprzedzeniem identyfikuje ryzyko awarii, takie jak zderzenie, utrata komunikacji i uszkodzenie chipa spowodowane nieprawidłowym zasilaniem i nagłymi zmianami obciążenia. Jednocześnie spełnia on wszystkie wymagania dotyczące weryfikacji prac badawczo-rozwojowych, kontroli jakości na linii produkcyjnej oraz certyfikacji zgodności zewnętrznych laboratoriów. W artykule tym, skupionym na systemie testowym ISO 16750-2:2023, porównano różnice w wymaganiach testowych zawartych w starych i nowych normach, przeanalizowano strukturę sprzętową i punkty udoskonaleń funkcjonalnych systemu LS-ISO16750 oraz zilustrowano zakres pokrycia sprzętu za pomocą tabeli zgodności standardowych elementów. 

Zmiany w wymaganiach dotyczących sprzętu wprowadzone przez aktualizacje nowej normy ISO 16750-2:2023

W porównaniu ze starą normą, norma ISO 16750-2:2023 dodaje dużą liczbę klauzul testowych dla wysokonapięciowych podzespołów pomocniczych pojazdów hybrydowych i elektrycznych o napięciu 48 V, udoskonala warunki testowe, takie jak przerywane przerwy w wiązce przewodów, przesunięcie uziemienia, dynamiczne cykle napięcia i inteligentne krzywe regulacji napięcia generatora, a także podnosi wymagania pomiarowe dotyczące czasu przebiegu, dokładności napięcia i szybkości przełączania. Tradycyjny schemat testowy, zbudowany dyskretnie z zasilaczy, generatorów impulsów i przełączników zwarciowych, charakteryzuje się asynchronicznym łączeniem urządzeń, uciążliwą kalibracją parametrów i długim czasem przełączania wielu testowanych elementów. Pojedynczy zestaw urządzeń nie jest w stanie jednocześnie przeprowadzać różnych testów, w tym wahań napięcia zasilania, zrzutu obciążenia i symulacji usterek w obwodach. Przedsiębiorstwa muszą kupować wiele urządzeń do porównywania zastosowań, co znacznie zwiększa koszty budowy laboratorium i progi operacyjne.

Popyt rynkowy na standaryzację ISO 16750-2:2023 Systemy testowe Zintegrowany, kompletny sprzęt może zintegrować wszystkie jednostki symulacyjne w jednej szafie, ujednolicić harmonogramowanie wszystkich modułów za pomocą oprogramowania komputerowego, automatycznie rejestrować krzywe napięcia, prądu i czasu dla każdego testu oraz generować kompletne raporty zgodne ze specyfikacjami audytu OEM. Zasadniczo rozwiązuje to problemy takie jak nieciągłość danych i trudności w odtwarzaniu warunków pracy spowodowanych przez urządzenia dyskretne, co stanowi punkt wyjścia dla LISUN opracowanie elektronicznego systemu testowania sprawności elektrycznej urządzeń pokładowych LS-ISO16750.

ISO 16750-2:2023 System badania zakłóceń elektrycznych w pojazdach samochodowych

Ogólna architektura i jednostki główne systemu testowego LS-ISO16750 ISO 16750-2:2023

Kompletny system testowy LS-ISO16750 zgodny z normą ISO 16750-2:2023 wykorzystuje 19-calową, zintegrowaną, standardową szafę. Wewnątrz zainstalowano pięć głównych analogowych jednostek sprzętowych. Każdy moduł może pracować niezależnie lub synchronicznie generować napięcie elektryczne w układzie sprzężonym, w pełni pokrywając 12 kategorii testów podstawowych określonych w nowej normie oraz dodatkowe, dostosowane do potrzeb producentów pojazdów, takich jak Volkswagen i General Motors. Funkcje każdego modułu i odpowiadające mu klauzule normy są następujące.

Pierwszym urządzeniem jest czterokwadrantowy bipolarny symulator napięcia LIS-APS-4030K300, podstawowy rdzeń zasilania całego systemu testowego ISO 16750-2:2023. Obsługuje on czterokwadrantowe, dwukierunkowe wyjście ±40 V/30 A z maksymalną częstotliwością 300 kHz i może symulować warunki pracy, takie jak powolny wzrost i spadek napięcia, długotrwałe przepięcie, chwilowy spadek napięcia, nałożone tętnienia prądu przemiennego, odwrotną polaryzację zasilania oraz impulsy rozruchowe. Urządzenie jest również wyposażone w precyzyjne sondy napięciowe i prądowe oraz kanały akwizycji oscyloskopu, które rejestrują dynamiczne zmiany elektryczne na zaciskach zasilania testowanego urządzenia w czasie rzeczywistym, spełniając wszystkie wymagania dotyczące zasilania, od punktów 4.2 do 4.7 normy. Dostępne są konfigurowalne parametry napięcia i prądu, rozszerzalne do ±80 V/150 A, co umożliwia testowanie dużych, wbudowanych podzespołów zasilania.

Drugą jednostką jest EMS-ISO7637Symulator zrzutu obciążenia P5, specjalnie odtwarzający impulsy zrzutu obciążenia 5a i 5b, określone w punkcie 4.6.4 normy ISO 16750-2:2023, w celu symulacji przejściowego przepięcia wysokiego napięcia generowanego przez odłączanie odbiorników dużej mocy w pojazdach. Zapewnia maksymalną energię rozładowania 200 dżuli przy płynnej regulacji napięcia w zakresie od 10 do 210 V, spełniając specjalne wymagania testu zrzutu obciążenia E-05 firmy Volkswagen. Można go połączyć z czterokwadrantowym zasilaczem w celu przeprowadzenia złożonych testów obciążeniowych z normalnym zasilaniem nałożonym na impulsy zrzutu obciążenia.

Trzecim urządzeniem jest symulator przerywania wiązki przewodów PFS-80V50A, podzielony na kanały linii zasilającej i sygnałowej. Każdy kanał linii zasilającej obsługuje napięcie 80 V/50 A, a każdy kanał linii sygnałowej obsługuje maksymalnie 2 A. Minimalny czas przerwania wynosi 1 mikrosekundę, a prędkość przełączania nie przekracza 200 ns, co odpowiada testom przerwania pojedynczej i wielowiązkowej wiązki przewodów opisanym w punkcie 4.9 normy. Urządzenie spełnia również wymagania testów trwałości przerwania złączy E-13 i E-14 firmy Volkswagen, symulując chwilowe zakłócenia spowodowane luźnymi złączami wiązki przewodów podczas jazdy.

Czwartym urządzeniem jest symulator przesunięcia uziemienia LIS-OFFSET, który generuje napięcie przesunięcia ±10 V/10 A w oparciu o czterokwadrantową architekturę zasilania, w pełni pokrywając test przesunięcia potencjału odniesienia uziemienia opisany w punkcie 4.8 normy ISO 16750-2:2023. Odtwarza on zakłócenia spowodowane różnicą potencjałów spowodowaną nierównomiernym uziemieniem całej wiązki przewodów pojazdu i słabym uziemieniem, a także weryfikuje stabilność akwizycji sygnału czujników.

Piątym urządzeniem jest symulator zwarć w wiązkach przewodów LIS-LSCS, standardowo wyposażony w 30 niezależnych kanałów, a opcjonalnie w rozszerzalny model 50-kanałowy. Urządzenie umożliwia osobne ustawianie trybów zwarć, takich jak zwarcie linii sygnałowej, zwarcie linii zasilającej do masy oraz zwarcie wzajemne między liniami zasilającymi, zgodnie z punktami testu dotyczącymi zwarć w obwodach, określonymi w punkcie 4.10 normy. Automatycznie rejestruje chwilowy prąd impulsowy podczas zwarcia, aby ocenić zdolność zabezpieczenia nadprądowego urządzeń.

Kompletny system testowy zgodny z normą ISO 16750-2:2023 jest wyposażony w oprogramowanie do automatycznego sterowania oparte na systemie Windows, które pozwala użytkownikom edytować niestandardowe sekwencje testowe i wykonywać ponad dziesięć kolejnych testów obciążenia elektrycznego jednym kliknięciem, bez konieczności ręcznego przełączania sprzętu w trakcie procesu. Po zakończeniu testu raporty PDF z oryginalnymi danymi przebiegu są automatycznie eksportowane, aby spełnić wymagania CNAS dotyczące identyfikowalności danych w laboratoriach zewnętrznych.

Tabela porównawcza zakresu elementów normy dla systemu testowego LS-ISO16750 ISO 16750-2:2023

Najważniejsze elementy aktualizacji technicznej systemu testowego ISO 16750-2:2023

W porównaniu z tradycyjnymi rozproszonymi schematami testów, zintegrowany system testowy LS-ISO16750 ISO 16750-2:2023 charakteryzuje się czterema zróżnicowanymi ulepszeniami technicznymi dostosowanymi do wymagań testowych nowej normy i nowych produktów pojazdów energetycznych.

Pierwszą zaletą jest synchroniczne sterowanie połączeniami wielu modułów. Oprogramowanie może synchronicznie planować źródła napięcia, generatory rozładowujące obciążenie, wyłączniki przerywające i urządzenia zwarciowe, aby jednocześnie generować obciążenie kompozytowe, symulując ekstremalne warunki pracy, w których w rzeczywistych pojazdach występuje wiele usterek elektrycznych jednocześnie. Tradycyjne urządzenia dyskretne nie są w stanie zapewnić synchronizacji czasowej, przez co nie są w stanie odtworzyć awarii urządzeń w warunkach zakłóceń kompozytowych.

Drugim atutem jest szeroki zakres rozszerzalnych specyfikacji sprzętowych. Główny zasilacz, symulator zrzutu obciążenia oraz przełącznik przerywania wiązki przewodów umożliwiają dostosowanie parametrów napięcia i prądu. Niskie parametry prądu 10 A dla czujników miniaturowych i wysokie parametry mocy 150 A dla ładowarek pokładowych można dopasować w razie potrzeby. Pojedynczy system testowy zgodny z normą ISO 16750-2:2023 może obejmować testy komponentów dla pojazdów osobowych z zasilaniem 12 V, pojazdów użytkowych z zasilaniem 24 V i pojazdów hybrydowych z zasilaniem 48 V, co znacznie zwiększa wskaźnik ponownego wykorzystania sprzętu.

Trzecim atutem jest automatyczne gromadzenie i identyfikowalność danych w całym procesie. Wbudowany wielokanałowy oscyloskop z synchroniczną akwizycją rejestruje dane przebiegu w momencie każdej mutacji napięcia, przepięcia impulsowego i zwarcia obwodu. Raporty z testów są automatycznie łączone z numerami kalibracji sprzętu, czasami testów i zapisami parametrów, co w pełni spełnia wymagania audytu OEM i laboratoryjnego systemu pomiarów CNAS, eliminując błędy i żmudne procedury ręcznego rejestrowania danych.

Czwartym atutem jest kompatybilność z dostosowanymi normami wielu marek pojazdów. Oprócz podstawowych klauzul normy ISO 16750-2:2023, system zawiera kompletne szablony testów dla norm VW 80000, GM 3172, LV 124 i Nissan 28401. Inżynierowie nie muszą ręcznie edytować złożonych sekwencji testów i mogą przeprowadzać specjalne testy dodatkowe dla producentów pojazdów, korzystając z szablonów, co skraca cykl weryfikacji prac badawczo-rozwojowych.

Scenariusze branżowe mające zastosowanie w systemie testowym ISO 16750-2:2023

System testowy LS-ISO16750 zgodny z normą ISO 16750-2:2023 może obejmować scenariusze testowe w całym łańcuchu przemysłowym elektroniki samochodowej. Laboratoria badawczo-rozwojowe producentów podzespołów samochodowych mogą go wykorzystywać do wstępnej weryfikacji niezawodności elektrycznej prototypów, identyfikacji usterek w zabezpieczeniach zasilania, obwodach uziemienia i interfejsach wiązek przewodów na etapie projektowania, aby obniżyć koszty usuwania rzeczywistych usterek występujących podczas testów drogowych. Producenci nowych systemów zarządzania akumulatorami, ładowarek pokładowych i przetwornic DC-DC mogą za pomocą tego urządzenia przeprowadzić pełną weryfikację obciążenia elektrycznego wysokonapięciowych komponentów pomocniczych 48 V. Producenci czujników pokładowych, tablic przyrządów i sterowników nadwozia mogą go wdrożyć na końcu linii produkcyjnej, aby przeprowadzić standaryzowane badanie przesiewowe naprężeń elektrycznych każdego produktu przed dostawą i kontrolować spójność produktów produkowanych masowo. Niezależne laboratoria testowe branży motoryzacyjnej mogą zbudować kompletną platformę certyfikacyjną do wydawania wiarygodnych raportów z testów zgodnych z międzynarodowymi normami i specyfikacjami OEM, wspierając audyty dostępu klientów do łańcucha dostaw. Uniwersytety i instytuty badawcze zajmujące się motoryzacją mogą stosować tę technologię w eksperymentalnych badaniach nad niezawodnością układów elektrycznych w samochodach, odtwarzając ekstremalne obciążenia sieci elektroenergetycznej na potrzeby badań nad mechanizmami.

Jeżeli przedsiębiorstwa potrzebują jednocześnie wsparcia w postaci testów odporności przeprowadzonych zgodnie z normą ISO 7637, mogą dodatkowo wyposażyć się w LISUN EMS-ISO7637 Generator zakłóceń przejściowych tworzy kompletne, zintegrowane laboratorium do badań EMC i parametrów elektrycznych w pojazdach. Połączony sprzęt obejmuje wszystkie standardowe, międzynarodowe testy elektryczne dla elektroniki samochodowej.

Wniosek

Nowa norma ISO 16750-2:2023 zaktualizowała liczne rygorystyczne zapisy dotyczące testów wytrzymałości elektrycznej, odnoszące się do nowych źródeł energii i inteligentnej elektroniki samochodowej. Tradycyjne, rozproszone przyrządy pomiarowe nie są już w stanie sprostać wymaganiom kompletnego, wydajnego i identyfikowalnego testowania, co utrudnia standaryzowane, zintegrowane ISO 16750-2:2023 Systemy testowe Niezbędne wyposażenie laboratoriów firm z branży elektroniki samochodowej. Jako dojrzałe, kompletne rozwiązanie wprowadzone na rynek przez LISUNSystem elektronicznego testowania wydajności elektrycznej LS-ISO16750 integruje pięć podstawowych modułów funkcjonalnych, w tym symulację napięcia w czterech kwadrantach, generowanie impulsów zrzutu obciążenia, przerywanie wiązek przewodów, przesunięcie uziemienia oraz symulację zwarć w obwodach. W pełni obejmuje wszystkie 12 kategorii elementów testowania obciążenia elektrycznego określonych w normie ISO 16750-2:2023 i jest zgodny ze specyfikacjami testowymi głównych producentów pojazdów, takich jak Volkswagen, General Motors i VDA. Dzięki trzem kluczowym rozwiązaniom technicznym, takim jak wielomodułowa synchroniczna łączność, rozszerzalne specyfikacje sprzętowe oraz automatyczne gromadzenie danych w pełnym zakresie procesów, rozwiązuje on problemy branżowe związane z urządzeniami dyskretnymi, takie jak asynchroniczne synchronizowanie, uciążliwa obsługa i niemożność śledzenia danych.

Dla przedsiębiorstw badawczo-rozwojowych z branży elektroniki samochodowej, fabryk produkujących masowo oraz zewnętrznych instytucji testujących, zakup kompletnego systemu testowego zgodnego z normą ISO 16750-2:2023 umożliwia jednorazową budowę platformy testowej niezawodności elektrycznej zgodnej z najnowszą normą międzynarodową, co znacznie obniża koszty zakupu, eksploatacji i robocizny wielu oddzielnych urządzeń oraz przyspiesza proces międzynarodowej certyfikacji produktów. Jest to znormalizowany, profesjonalny sprzęt dostosowany do aktualnych wymagań w zakresie testowania instalacji elektrycznych w motoryzacji.