随着电动汽车技术的飞速发展，高压电气系统的安全性和可靠性成为行业关注的核心问题。ISO 21498-2:2024《电动道路车辆 B 级电压系统和组件的电气规范和试验 第 2 部分：组件的电气试验》 作为国际标准化组织（ISO）发布的最新版本标准，为电动汽车高压组件的电气测试提供了全面而严格的技术规范。该标准于 2024 年 11 月正式发布，是对 2021 年第一版的重大技术修订。
本标准针对电动汽车电压等级 B（60V-1500V DC）系统的组件电气测试制定了详细规范，首次引入短路测试要求，并修订了人工网络阻抗特性等关键技术参数。作为 ISO 21498 系列标准的第二部分，该标准与第一部分《电压子类和特性》形成完整的技术体系，共同规范了电动道路车辆高压电气系统的设计和测试要求。
一、ISO 21498-2:2024 标准体系定位与版本演进
1.1 标准体系结构与定位
ISO 21498 系列标准是专门针对电动道路车辆 B 级电压系统和组件的电气规范和试验而制定的国际标准。该系列标准分为两个核心部分：第一部分《电压子类和特性》（ISO 21498-1:2021）主要提供了可充电能量存储系统（RESS）和电力推进系统的电压子类和特性的定义，根据最大工作电压定义了各个子类的指定值；第二部分《组件的电气试验》（ISO 21498-2:2024）则提供了用于电动道路车辆 B 级电压电气和电子元件的电气测试方法。
展开剩余94%电压等级 B 的定义范围为最大工作电压大于 30V AC（有效值）且不超过 1000V AC，或大于 60V DC 且不超过 1500V DC 的电气组件或电路。相比之下，电压等级 A 的定义范围为最大工作电压不超过 30V AC（有效值）或 60V DC。这种分级方式反映了电动汽车高压系统与传统低压系统在电气特性上的显著差异。
标准制定的背景在于，B 级电压电路用于电动道路车辆推进的电力传输要求和特性与 A 级电压电路显著不同，且 B 级电压的范围过宽，无法直接用于与电压相关的组件设计。因此，ISO 21498 系列标准将 B 级电压细分为多个电压子类，以便为每个电压子类进行针对性的组件设计。
1.2 2024 版本的技术演进与主要变化
ISO 21498-2:2024 是该标准的第二版，于 2024 年 11 月发布，正式取代了 2021 年 3 月发布的第一版。这一版本变化体现了电动汽车技术的快速发展对高压组件测试要求的不断提升。
根据官方前言，2024 版本相比 2021 版本的主要技术变化包括：
1. 新增 "短路" 测试用例（第 6.12 节），这是一项极其严苛的安全测试要求
2. 删除原附录 B"不同温度下的测试"，使标准结构更加精简
3. 修订附录 C 人工网络的技术规范，提升了测试的标准化程度
4. 将产生纹波的时域到频域转换方法从主体移至资料性附录 D，并进行了技术修订
5. 在表 B.2 和 B.3 中增加了额外值，在表 B.4 中增加了示例电流限制值
从技术细节层面看，2024 版本还进行了多项重要调整：
• 纹波测试方面：增加了电流限制值，更明确了纹波电流监控要求；在纹波骚扰测试时增加了 5V 最高等级，在纹波抗扰度时增加了 6V 最低等级
• 阻抗要求方面：取消了电池的高低温阻抗要求，只明确了 50mΩ 阻抗要求
• 测试方法方面：人工电源网络的电容变成可选项；对于产生的纹波测试，增加了 EMI 接收机测试方法
这些变化反映了电动汽车高压组件测试技术的不断成熟和标准化程度的提升，特别是在安全性测试和测试方法优化方面的显著进步。
二、标准整体结构与技术架构
2.1 标准结构概览
ISO 21498-2:2024 标准采用了 ISO 标准的典型架构，全文共 44 页，包含前言、引言、11 个主要章节和 4 个附录。标准的结构设计体现了从一般要求到具体测试的逻辑递进关系，确保了技术内容的系统性和可操作性。
2.2 核心技术架构分析
标准的技术架构围绕 **"电压类测试" 和 "性能类测试"** 两大核心展开。从第 6.2 节到第 6.12 节，标准总共规定了 11 大类测试项目，涵盖了电动汽车高压组件在各种工况下的电气性能要求。
电压类测试主要包括：
• 直流电源电压变化测试（6.2）
• 电压斜率测试（6.3 和 6.4）
• 电压纹波测试（6.5 和 6.6）
• 过电压和欠电压测试（6.7 和 6.8）
• 电压偏移测试（6.9）
• 抛负载电压测试（6.10 和 6.11）
• 短路测试（6.12，新增）
这些测试项目覆盖了从正常运行到极端故障工况的全范围电气特性验证，体现了标准对安全性和可靠性的全面考量。
标准的技术核心体现在对 "电压" 概念的多层次定义上。在 ISO 21498 的技术体系中，"电压" 不是一个单一的数值，而是一个包含了多个层次和区间的复杂概念。标准用整整两个章节（6.5 产生电压纹波和 6.6 电压纹波抗扰度）来应对纹波这一无处不在的技术挑战。
2.3 章节逻辑关系
标准的章节安排遵循了从一般到特殊、从正常到异常的逻辑顺序：
1. 第 6.1 节测试参数和通用要求作为整个测试体系的基础，定义了电压、功率、时间、温度等关键参数的技术要求和公差范围
2. 第 6.2 节直流电源电压变化模拟正常电池运行状态，验证组件在正常电压范围内的性能
3. 第 6.3-6.6 节针对电压的动态特性进行测试，包括斜率和纹波的发射与抗扰度
4. 第 6.7-6.9 节测试组件在异常电压条件下的保护能力，包括过压、欠压和电压偏移
5. 第 6.10-6.11 节模拟抛负载这一典型故障工况，测试组件的电压限制能力
6. 第 6.12 节短路测试（新增）作为最严苛的安全测试，验证组件在极端故障下的安全性
这种逻辑安排确保了测试体系的完整性和系统性，从正常运行到故障保护，从电气性能到安全防护，形成了全方位的技术验证体系。
三、核心技术条款深度解析
3.1 第 6 章测试和要求的整体架构
第 6 章 "测试和要求" 是标准的核心技术部分，占据了从第 8 页到第 52 页的主要篇幅。这一章节不仅包含了 11 个具体测试项目，还在 6.1 节中建立了整个测试体系的基础框架。
6.1 节测试参数和通用要求为后续所有测试提供了统一的技术基础，包括：
• 电压定义和缩写（表 1）
• 功率定义和缩写（表 2）
• 时间和持续时间定义（表 3）
• 标准公差要求（表 4）
• 测量精度要求（表 5）
• 默认环境条件（表 6）
这些基础定义确保了不同测试项目之间的技术一致性和数据可比性。
3.2 主要测试项目技术要求详解
3.2.1 直流电源电压变化测试（6.2）
测试目的：验证 B 级电压组件在直流电压在下限电压和上限电压之间变化时能够按规定性能运行，目的是模拟实际电池运行状态。
该测试属于性能测试类型，需要使用可编程高压电源进行测试。测试过程中，组件需要在整个电压范围内保持正常功能，包括短时过载操作能力。
3.2.2 电压斜率测试（6.3 和 6.4）
产生的电压斜率测试（6.3） 属于骚扰测试，需要使用可编程高压电源和人工网络等附件。测试目的是评估组件产生的电压斜率，证实其在规定的最大速率范围内。
电压斜率抗扰度测试（6.4） 则属于性能测试，仅需要可编程高压电源。测试模拟电源输入时元器件的电压斜率变化，验证其承受能力。
这两项测试反映了电动汽车高压系统在动态工况下的电气特性，特别是在功率变换和能量管理过程中电压变化率的控制要求。
3.2.3 电压纹波测试（6.5 和 6.6）
产生的电压纹波测试（6.5）是一项重要的骚扰测试，需要可编程高压电源、人工网络及其他附件。该测试提供了标准的试验配置和试验方法，使电压等级 B 下元器件产生的电压纹波具有可比性，关注 10Hz~150kHz 频段范围内的电压纹波。
电压纹波抗扰度测试（6.6）属于性能测试，需要可编程高压电源和纹波叠加发生器。测试验证在电压等级 B 下叠加 10Hz~150kHz 纹波时元器件的稳定运行能力。
纹波测试的重要性在于，电动汽车高压系统中的功率变换器、电机控制器等组件会产生复杂的纹波特性，这些纹波可能对其他电子设备产生干扰，同时组件自身也需要具备抗纹波干扰的能力。
3.2.4 过电压和欠电压测试（6.7 和 6.8）
过电压测试（6.7） 评估元器件在直流电压超过上限运行电压时的承受能力，验证元器件在过压范围内是否具备自我保护及承受能力。
欠电压测试（6.8） 评估元器件在直流电压下降至低于下限运行电压时的承受能力，验证被试元器件在欠压情况下是否能够正常运行。
这两项测试直接关系到电动汽车高压系统的安全保护能力，确保组件在电网电压异常时能够正确响应，避免设备损坏或安全事故。
3.2.5 电压偏移测试（6.9）
电压偏移测试用于评估当高压零部件与接地参考之间的绝缘电阻降低时，高压零部件受试件的接地参考耐用性。此测试考虑到了最糟糕情况，即两条电源线中其中一条与底盘搭接在一起。
这项测试反映了对高压系统绝缘故障情况下的安全防护要求，确保在绝缘失效时系统仍能保持必要的安全性能。
3.2.6 抛负载电压测试（6.10 和 6.11）
产生的抛负载电压测试（6.10）验证电压等级 B 下的元器件是否有能力在抛负载情况发生时限制过电压。由于在抛负载过程中产生的电压变化率可能会影响连接到 B 级高压系统的其他部件，电压变化率是本测试的重要要素，需要记录下来。
抛负载电压抗扰度测试（6.11）验证电压等级 B 下的元器件是否有能力承受由于抛负载带来的过电压和电压快速上升。
抛负载是电动汽车高压系统的典型故障工况，例如在行驶过程中电池突然断开连接，此时系统需要具备快速的电压限制能力，以保护其他电气设备。
3.2.7 短路测试（6.12）
短路测试是 2024 版本新增的测试项目，位于第 6.12 节。作为一项极其严苛的安全测试，短路测试验证组件在输出端发生短路故障时的保护能力和安全性。
这项新增测试反映了电动汽车高压系统对安全性要求的不断提升，特别是在极端故障工况下的安全防护能力验证。
3.3 测试参数和公差要求
标准在 6.1 节中建立了完整的测试参数体系，包括电压、功率、时间、温度等关键参数的定义和要求。
电压参数体系（表 1）定义了多个层次的电压概念：
• 过压极限（Uover_limit）
• 上限电压（Uupper_limit）
• 下限电压（Ulower_limit）
• 无限运行能力的最大电压（Umax_unlimited_op）
• 无限运行能力的最小电压（Umin_unlimited_op）
• 初始电压（Uinit）
• B 级电压范围内的电压（UVCB）
• DUT 端子处 UVCB 的直流部分（UVCB,DC）
• DUT 端子处 UVCB 的交流部分（峰值）（UVCB,AC）
• 交流电压的峰峰值（UPP）
功率参数体系（表 2）包括：
• 连续功率（Pcont）
• 产生的最大功率（Pmax_gen）
• 最大短时功率（Ppeak）
• 空载运行功率（Pidle）
• 对 DUT 的功率请求（Prequest）
时间参数体系（表 3）定义了：
• 下降时间（tf）
• 保持时间（th）
• 空载持续时间（tidle）
• 峰值持续时间（tpeak）
• 上升时间（tr）
• 测试持续时间（ttest）
标准公差要求（表 4）对测试设备的精度提出了严格要求：
• 交流电压幅值：相对于规定值为 0% 到 + 5%
• 电容：规定组件值的 ±10%
• 直流电压：Uupper_limit 的 ±0.2%
• 交流电压频率：相对于规定值的 ±1%
• 电感：规定组件值的 ±10%
• 电阻：规定组件值的 ±10%
• 时间 / 持续时间：相对于规定值的 0% 到 + 5%
测量精度要求（表 5）确保了测试数据的可靠性：
• 直流电压测量：Uupper_limit 的 ±0.5%
• 交流电压测量：UVCB,AC 的 ±1%
• 直流电流测量：测量直流电流的 ±1% 或 100mA，取较大者
• 交流电流测量：测量交流电流的 ±3% 或 100mA，取较大者
四、关键术语与定义体系
4.1 核心术语架构
ISO 21498-2:2024 的术语体系建立在 ISO/TR 8713《电动道路车辆 词汇》的基础上，并根据本标准的特定需求进行了扩展和细化。
标准中的核心术语按照技术领域可分为以下几类：
1. 主体角色类：客户（customer）、供应商（supplier）
2. 电气系统类：电路（electric circuit）、电网（power network）、可充电储能系统（RESS）
3. 电压分类类：电压等级 A（voltage class A）、电压等级 B（voltage class B）、电压子类（voltage sub-class）、工作电压（working voltage）
4. 运行特性类：运行状态（operating status）、纹波（ripple）、瞬态（transient）
5. 测试对象类：被测设备（DUT）、电动道路车辆（EV）
4.2 电压相关术语详解
电压等级 B的定义是标准术语体系的核心：分类为最大工作电压大于 30V 且不超过 1000V AC（有效值）或大于 60V 且不超过 1500V DC 的电气组件或电路。这一定义明确了标准的适用范围，涵盖了当前电动汽车高压系统的主流电压等级。
电压子类的概念体现了标准的技术细分：在电压等级 B 范围内具有直流电压的电气组件或电路的分类。ISO 21498-1 将 B 级电压细分为多个子类，包括 B_220（220V DC）、B_420（420V DC）、B_470（470V DC）、B_750（750V DC）、B_850（850V DC）、B_1250（1250V DC）等。
工作电压的定义为：根据客户规范，在正常工作条件下电气系统中可能出现的交流电压（有效值）或直流电压，不考虑瞬态和纹波。这一定义为测试条件的设定提供了基准。
4.3 运行状态术语体系
* 运行状态（operating status）** 被定义为：直接依赖于 B 级电压电路中电压的组件的一般功能行为。这一概念是理解整个测试体系的关键，因为所有测试的性能评估都基于组件在不同电压条件下的运行状态变化。
运行状态的四个等级（OS1 到 OS4）形成了一个完整的状态机模型，描述了组件从正常运行到故障保护的全过程响应行为。这种状态定义不仅为测试提供了明确的通过 / 失败判据，也为组件设计提供了功能规范要求。
4.4 缩写术语体系
标准定义了以下关键缩写术语：
• DUT：被测设备（device under test）
• EV：电动道路车辆（electrically propelled road vehicle）
• OS：运行状态（operating status）
• VCB：B 级电压（voltage class B）
• VCA：A 级电压（voltage class A）
这些缩写术语在标准全文中频繁使用，为技术描述提供了简洁性和一致性。
4.5 与 ISO 21498-1 术语的一致性
标准在术语定义上与 ISO 21498-1 保持了高度的一致性，大部分术语直接引用自 ISO 21498-1:2021 版本。这种一致性确保了系列标准之间的技术连续性和协调性，也为用户理解和应用整个标准体系提供了便利。
五、标准实施与应用要求
5.1 适用范围与应用领域
ISO 21498-2:2024 标准适用于电动道路车辆的 B 级电压电力推进系统和连接的辅助电气系统，包括这些系统中的电路和组件。标准特别关注这些组件在 ISO 21498-1 中规定的直流 B 级电压端子处的特性。
从应用领域看，该标准主要针对以下类型的电动汽车高压组件：
• 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）
• 电机控制器、功率变换器等其他高压电气组件
标准描述了暴露于由电负载和电源运行引起的电气行为的组件的测试方法、测试条件和测试要求。需要特别说明的是，本标准不涉及电气安全要求，相关安全要求应参考 ISO 6469-3 和 ISO 5474 系列标准。
5.2 测试设备技术要求
标准对测试设备提出了严格的技术要求，主要包括以下几个方面：
电压测试设备要求：
• 测试电压范围：0 到 1500V DC
• 最大电流：60A 到 800A+（根据不同测试要求）
• 波形支持：正弦波、三角波、斜率波
• 电压精度：±0.2% Uupper_limit
人工网络（AN）要求：
人工网络模拟车辆线束和电池的阻抗，用于发射测量。关键参数包括：
• 频率范围：10Hz 到 150kHz
• 阻抗特性：符合 ISO 21498 标准要求
• 电感：2×1μH
• 电容：2×1μF
• 最大电压：1000V
• 最大 RMS 电流：60A 到 800A+
• 寄生电感：小于 500nH
人工网络的设计参数包括：
• Ri,HV：车辆电源的内部电阻
• LV：车辆电感，主要是车辆电源和电缆
• CY：HV+/HV - 和地之间的电容器，用于限制电磁兼容性
纹波测试设备要求：
纹波测试需要专门的纹波发生器，集成了纹波发生源、去耦电容和耦合变压器的高度集成化设备，能够产生 10Hz~150kHz 频率范围内的标准纹波信号。
5.3 测试环境与连接要求
默认环境条件（表 6）：
• 室温（RT）：(23±5)°C
• 相对湿度（RH）：25% 到 75%
• 环境温度（Tamb）：RT
• 冷却液温度（Tcool）：按规范或客户与供应商商定
布线要求：
DUT 应使用以下条件连接到测试装置：
• 如果 DUT 上有附带的电缆尾或指定布线，测试装置应连接到现有布线的末端
• 如果没有，应使用最大长度为 2m 的电缆（尽可能直且平行）连接 DUT 到测试装置
• 布线的屏蔽取决于 DUT 目标配置
负载条件：
• DUT 应连接到适当的负载或源
• 对于所有测试，除非另有说明，DUT 应在连续功率下运行
• 如果此条件可以在多个工作点（例如速度、扭矩）达到，客户和供应商应商定适当的工作点
• 如果组件可以消耗和输送电能（例如电机或发电机），组件应在两个能量流动方向上进行测试
5.4 与其他标准的协调关系
ISO 21498-2:2024 在电动汽车高压测试标准体系中占据核心地位，与其他相关标准形成了协调的技术体系：
与 ISO 21498-1 的关系：
作为系列标准的第二部分，ISO 21498-2 与第一部分在技术内容上形成互补。ISO 21498-1 定义了电压子类和特性，为第二部分的测试提供了技术基础和参数依据。
与其他国际和行业标准的兼容性：
该标准与以下标准具有良好的兼容性和协调性：
• LV 123（德国汽车工业标准）
• VW 80300（大众汽车标准）
• MBN 11123（奔驰汽车标准）
• BMW GS 95023（宝马汽车标准）
• IEC 61851-23（电动汽车传导充电系统）
许多测试设备制造商开发的测试系统能够同时满足 ISO 21498-2、LV 123、VW 80300、MBN 11123 等多个标准的测试要求，体现了这些标准在技术要求上的一致性和互补性。
5.5 实施建议与最佳实践
基于标准要求和行业实践，以下是实施 ISO 21498-2:2024 的关键建议：
测试设备配置：
◦ 采用集成化的测试平台，支持所有 11 个测试项目的自动切换
◦ 确保测试设备的精度满足标准公差要求
◦ 配置专业的人工网络和纹波发生器
测试流程优化：
◦ 建立标准化的测试程序和报告模板
◦ 采用自动化测试系统，提高测试效率和数据可靠性
◦ 实施严格的环境控制，确保测试条件的一致性
人员培训要求：
◦ 测试人员应具备电动汽车高压系统的专业知识
◦ 熟悉标准的技术要求和测试方法
◦ 具备高压电气安全操作技能
数据管理体系：
◦ 建立完整的测试数据记录和管理系统
◦ 确保测试数据的可追溯性和完整性
◦ 实施数据备份和安全保护措施
六、附录技术内容解析
6.1 附录 A：电动汽车电气系统概述
附录 A 作为资料性附录，提供了电动汽车电气系统的整体架构概述，帮助用户理解标准测试对象在整个车辆系统中的位置和功能。
该附录描述了电动汽车典型的电气系统组成，包括：
• 高压电池系统（RESS）
• 电力推进系统（电机及其控制器）
• 辅助电气系统（DC/DC 转换器、车载充电器等）
• 电气安全系统（绝缘监测、高压互锁等）
通过对整体系统的了解，用户能够更好地理解各个测试项目的实际工程意义和技术背景。
6.2 附录 B：示例值
附录 B 提供了各种测试参数的示例值，包括斜率和纹波的示例值、产生纹波测试和纹波抗扰度测试的纹波幅值比较、抛负载抗扰度期间电压斜率的计算示例等。
这些示例值为实际测试提供了重要的参考依据，特别是对于：
• 不同电压等级 B 子类的测试参数设定
• 纹波测试的幅值和频率参数选择
• 抛负载测试的电压变化率计算
6.3 附录 C：人工网络（规范性附录）
附录 C 是规范性附录，对人工网络的技术规范进行了详细规定，包括人工网络的目的、设置和阻抗特性。
人工网络的核心功能是模拟车辆电源系统的等效阻抗，包括：
• 车辆电源的内部电阻（Ri,HV）
• 车辆电感（LV），主要来自车辆电源和电缆
• 电容器（CY），连接在 HV+/HV - 和地之间，用于限制电磁兼容性
人工网络的阻抗特性必须在 10Hz 到 150kHz 的频率范围内满足标准要求，并且在全温度和工作范围内保持稳定的阻抗特性。
6.4 附录 D：产生电压纹波测量的示例设置
附录 D 提供了产生电压纹波测量的示例设置，包括方法 1 的示例设置图和说明。这些示例设置为实际测试提供了具体的硬件连接指导，帮助用户正确搭建测试环境。
示例设置详细说明了：
• 测试设备的连接方式
• 测量点的选择
• 接地和屏蔽要求
• 信号调理和数据采集配置
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