《车载复合电源技术指南》

ICS

CCS

T

团体标准

T/CIXXX-2023

车载复合电源技术指南

TechnicalGuidefortheOn-boardCompositePowerSupply

（征求意见稿）

2023-X-X发布2023-X-X实施

中国国际科技I促进会 发布

车载复合电源技术指南

1适用范围

本文件规定了车载复合电源设计以及实验的技术，适用以下应用场景。

（1）-35℃--41℃环境温度下，车载复合电源可以对启动机放电，辅助启动发动机；

（2）常温下电池亏电时，车载复合电源可以从蓄电池借电，依靠车载复合电源对启动

机放电，辅助启动发动机；

（3）副启动插座总成接入电源后，车载复合电源与蓄电池并联，依靠副启动电源启动

发动机；

（4）正常工况时，车载复合电源与蓄电池并联，改善电源品质。

2规范性引用文件

GB/T28046.2道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第2部分：电气负荷

GB/T28046.3道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第3部分：机械负荷

GJB150.2A军用装备实验室环境试验方法第2部分：低气压（高度）试验

GJB150.3A军用装备实验室环境试验方法第3部分：高温试验

GJB150.4A军用装备实验室环境试验方法第4部分：低温试验

GJB150.5A军用装备实验室环境试验方法第5部分：温度冲击试验

GJB150.9A军用装备实验室环境试验方法第9部分：湿热试验

GJB150.11A军用装备实验室环境试验方法第11部分：盐雾试验

QC/T413汽车电气设备基本技术条件

QC/T741车用超级电容器

QC/T695汽车通用继电器

3术语和定义

3.1

控制系统总体结构

1

图1电容总成控制器核心系统控制电路结构

汽车辅助电源控制器主要功能是：实现复合电源状态检测、工作模式判断、软启动控制、

ON档状态控制、并联档状态控制、启动档状态控制、状态保护等功能。

3.2

操作电路接线图

图2超级电容总成接线示意图

4技术要求

4.1产品定义

关键安装尺寸：240mm×136mm，4×Ø11mm；

外形轮廓尺寸：260mm（max）×156mm（max）×150mm（max）；

电缆连接接口：正极M10螺栓，负极M8螺栓；

产品重量：≤5.5kg；

防护等级：IP57；

4.2常态工作环境

相对湿度：5%~95%（+25℃）

气压：53kPa~106kPa

海拔：最大5000m

2

标称电压：24V

工作电压：12V-32V

工作温度：-41℃-85℃

存储温度：-41℃-105℃

4.3可靠性及安全性要求

产品应经受不少于5万次辅助起动循环（上电—升压—放电—下电）。

产品可靠性要求平均无故障间隔时间3000h。

产品维修性要求平均修复时间不大于30min。

电容器安全性需符合QC/T741的规定。

4.4技术参数要求

表1基本技术参数

序号项目参数要求

1额定电压≥32V

2最大放电电流≥500A

3静电容量≥30F

4储存能量≥4.2W·h

5内阻≤40mΩ@25℃，≤50mΩ@-41℃

6电压保持能力≥98%（30min）

5功能定义

5.1预充电状态

输入状态：ON_SIG高电平，CHARGE_EN低电平，START_SIG低电平；

回路状态：CK1闭合，CK2闭合，CK3断开；

输出状态：PARA_STATE低电平，CHARGE_FULL低电平；

功能描述：ON_SIG控制复合电源控制器模块上电，超级电容与蓄电池并联。

3

图3预充电状态逻辑时序图

5.2升压充电状态

输入状态：ON_SIG高电平，CHARGE_EN高电平，START_SIG低电平；

回路状态：CK1闭合，CK2断开，CK3闭合；

输出状态：PARA_STATE按时序由低电平变为高电平，CHARGE_FULL按时序由低电平变

为高电平；

功能描述：CHARGE_EN使能复合电源进入升压状态，升压DCDC提升超级电容电压。

备注：

（1）按输入信号时序逻辑工作；

（2）T1要求不超过3min；T1时间段以事件（超级电容电压达到32V）结束；

（3）T2为满充维持时间段，持续30min；T2结束后，产品进入初始状态；

（4）若T1时间段内出现CHARGE_EN的低电平状态，产品提前结束升压状态，

进入初始状态；

（5）若需要重新进入升压状态，需重置CHARGE_EN信号。

图4升压充电状态逻辑时序图

4

5.3辅助启动状态

输入状态：ON_SIG高电平，CHARGE_EN高电平，START_SIG高电平；

回路状态：CK1闭合，CK2闭合，CK3断开；

输出状态：PARA_STATE按时序由高电平变为低电平，CHARGE_FULL按时序由高电平变

为低电平；

功能描述：ON_SIG信号触发升压后超级电容向电网回馈能量。

备注：

（1）按输入信号时序逻辑工作；

（2）T2时间段内，ON_SIG为高电平，T2时间段提前结束；超级电容回馈能量后，

产品进入初始状态；

图5辅助启动状态逻辑时序图

（3）启动辅助延时

控制器模块根据外界环境温度T智能调节CK2闭合的延迟时间t，时间随温度的变

化函数为t=f(T)（t可直接默认为2s）。

5

图6启动延时状态逻辑时序图

5.4副启动电源接入状态

输入状态：ON_SIG高电平，CHARGE_EN低电平，START_SIG低电平；

回路状态：CK1闭合，CK2闭合，CK3断开；

输出状态：PARA_STATE低电平，CHARGE_FULL低电平；

功能描述：ON_SIG控制复合电源控制器模块上电，超级电容与蓄电池并联。

图7副启动电源接入状态逻辑时序图

5.5功能示例

（1）SRART_SIG先于CHARGE_FULL置高电平前输入为高电平，升压状态提前结束，启

动辅助不成功；

（2）CHARGE_EN先置位低电平，再置位高电平后，重启升压和启动辅助功能时序。

6

图8功能示例逻辑时序图

6测试方法

6.1功能测试台

按图9搭建功能测试台，要求如下：

1）可调电源：电压调节范围12-36VDC；

2）可调负载：带载能力大于500A；带程序控制，负载切换时间不大于0.1s；

3）控制开关K1、K2、K3：工作最高电压36VDC；通流能力不小于500mA；

4）指示灯L1、L2：工作最高电压36VDC；工作电流不大于150mA；（可外部串联电阻）

5）控制开关K：工作最高电压36VDC；通流能力不小于500A；

6）示波器/AD采集设备：测量范围0-36VDC；采样（数据保存）频率不小于10Hz；

7）电流传感器：测量量程不小于[0,600]A；监控放电过程，分辨率不大于0.1A。

备注：（1）图9为示例样图，其它可以满足测试要求的方案也可接受；（2）若满足量

程和分辨率条件下，可以减少一个电流采集；（3）所有采集信号要求时间同步，同步误差

不超过10ms。

7

图9功能测试台

6.2功能测试

6.2.1电容器静电容量测试

1）按照QC/T741-20146.2.4项目对电容器进行测试；

2）项目设置：额定电压为32V；恒定电流为10A；最低工作电压为0V；

3）全程记录U/I/——t数据，要求采样频率不小于10Hz；结果精确到0.01F。

6.2.2电容器储存能量测试

1）按照QC/T741-20146.2.5项目对电容器进行测试；

2）项目设置：额定电压为32V；恒定电流为10A；最低工作电压为0V；

3）全程记录U/I/——t数据，要求采样频率不小于10Hz；结果精确到0.01W·h。

6.2.3电容器内阻测试

1）按照QC/T741-20146.2.6项目对电容器进行测试；

2）项目设置：额定电压为32V；恒定电流为10A；最低工作电压为0V；

3）全程记录U/I/——t数据，要求采样频率不小于10Hz；结果精确到0.1mohm。

6.2.4电容器电压保持能力（30min）测试

1）项目设置：额定电压为32V；恒定电流为10A；最低工作电压为0V；

2）选择开路静置30min后的端电压，后结束单次试验；其余按照QC/T741-20146.2.6

项目对电容器进行测试；

3）全程记录U/I/——t数据，要求采样频率不小于10Hz；结果精确到0.01%。

8

6.2.5充电时间测试

1）按功能测试项目进行，记录CHARGE_EN信号输入高到CHARGE_FULL输出高的时间；

2）后续进行放电测试，若放电初始电压低于31.5V；需重新进行测试。

6.2.6放电能力测试

1）按功能操作，使超级电容充电完成（指示灯L2点亮）；

2）按功能操作，进入辅助启动；电子负载输出设置按图2执行；（tr、td不超过0.1s）

3）记录加载400A后的输出电压。（放电过程中控制开关保持断开）

图10可调负载工作图

7实验

7.1试验参考标准

（1）GB/T28046.1《道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第1部分一般规定》；

（2）GB/T28046.2《道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第2部分电气

负荷》；

（3）GB/T28046.3《道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第3部分机械负荷》；

（4）GB/T28046.4《道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第4部分气候负荷》；

（5）GJB151B-2013《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求与测量》。

7.2试验项目及要求

表2试验项目及要求

序

试验名称试验目的试验方法判定基准备注

号

直流供电电检验设备在最按照GB/T28046.2满足GB/T28046.1中

1电气

压低和最高供电表2中给出的供电电定义的A级

9

电压范围内的压范围试验

功能

模拟发电机电在加热箱中将DUT加满足GB/T28046.1中

压调节器失效热到定义的C级

引起的发电机T=(Tmax-20)℃后，

2过电压

输出电压上升向DUT施加36VDC电

到高于正常电压，持续60min。

压

按照GB/T28046.2满足GB/T28046.1中

叠加交流电模拟直流供电中4.4.2条要求进行定义的A级

3

压下的纹波电压试验，严酷度等级2

级

在GB/T28046.2表2

供电电压范围内满足

GB/T28046.1中定义

按照GB/T28046.2

供电电压缓模拟蓄电池逐的A级，在GB/T

4中4.5.2条要求进行

降和缓升渐放电和充电28046.2表2供电电压

试验

范围外满足GB/T

28046.1中定义的D

级。

供电模拟另一电路按照GB/T28046.2

电压内的常规熔断中4.6.1.2条要求进满足GB/T28046.1中

瞬时件熔化时造成行试验，试验脉冲采定义的B级

供电

下降的影响用图5

电压

5对电

瞬态

压剧按照GB/T28046.2

变化满足GB/T28046.1中

降的检验复位功能中4.6.2.2条要求进

定义的C级

复位行试验

性能

按照GB/T28046.2车辆启动期间有关的

检验DUT在启动

中4.6.3.2条要求进DUT功能应满足GB/T

6启动特性时和启动后的

行试验，采用图7和28046.1中定义的A

特性

表4给出启动特性参级，其它按表4进行

10

数确定。

按照GB/T28046.2恢复正常的熔断器连

检验DUT在蓄电

中4.7.2.1条和接后，功能状态应能

7反向电压池反接后的抵

4.7.2.3条要求进行满足GB/T28046.1中

御能力

试验定义的C级

按照GB/T28046.2

单线模拟一根线断满足GB/T28046.1中

中4.9.1.2条要求进

断开开的电路条件定义的C级

行试验

开路确保DUT在遭受

8

试验多条线路突然按照GB/T28046.2

多线满足GB/T28046.1中

断路下功能状中4.9.2.2条要求进

断开定义的C级

态能达到规定行试验

的要求

模拟装置的输按照GB/T28046.2

9短路信号满足GB/T28046.1中

入端和输出端中4.10.2.1条要求

保护电路定义的C级

电路短路进行试验

功能状态应达到GB/T

按照GB/T28046.2

确保电介质的28046.1中定义的C

10耐电压中4.11.2条要求进

绝缘耐压能力级，试验中不得出现

行试验

击穿和闪络

用于检验系统按照GB/T28046.2

11绝缘电阻和材料的绝缘中4.12.2条要求进绝缘电阻大于10MΩ

性能行试验

不允许出现损坏。在

GB/T28046.1定义的

检验DUT因受振按照GB/T28046.3

工作模式3.2下达到

12振动试验动导致的故障中4.1.2.8.2条要求

功能状态A，其他工作

和损坏进行试验

模式下达到功能状态

机械

C。

检验DUT受到机按照GB/T28046.3

机械冲击试功能状态应达到GB/T

13械冲击导致的中4.2.2.2条要求进

验28046.1中定义的A级

失效和损坏行试验

14自由跌落检验DUT因自由按照GB/T28046.3不允许有隐性损坏，

11

跌落导致的失中4.3.2条要求进行在不影响DUT性能的

效和损坏试验情况下允许外壳有微

小损坏，正常性能将

在试验后证实。功能

状态应达到GB/T

28046.1定义的C级

模拟DUT暴露在除DUT技术条件另有

低温不带电工规定，在低温-43℃

功能状态应达到GB/T

贮存作状态，如系统按GB/T2423.1进行

28046.1定义的C级

/组件装运期试验，持续24h。DUT

低温间。工作模式为1.1。

15

试验模拟DUT暴露在在低温Tmin（-41℃）

低温带电工作按GB/T2423.1进行

功能状态应达到GB/T

运行状态，如系统/试验，持续24h。DUT

28046.1定义的A级

组件使用于很工作模式为GB/T

低的环境温度。28046.1定义的3.2。

除DUT技术条件另有

模拟DUT暴露在

规定，在105℃高温

高温不带电工

干热下按GB/T功能状态应达到GB/T

贮存作状态，如系统

2423.2进行试验，持28046.1定义的C级气候

/组件装运期

续48h。DUT工作模

间。

高温式为1.1。

16

试验在Tmax（105℃）高

模拟DUT暴露在

温干热下按GB/T

高温带电工作

2423.2进行试验，持功能状态应达到GB/T

运行状态，如系统/

续96h。DUT工作模28046.1定义的A级

组件使用于很

式为GB/T28046.1

高的环境温度。

定义的3.2。

用于检验机械在Tmin和Tmax间的

和电气装置在按照GB/T28046.4每个温度点，DUT应保

17温度梯度工作温度范围中5.2.2条要求进行持正常功能，即功能

内出现故障的试验状态应符合GB/T

小的温度区间28046.1定义的A级

12

模拟DUT带电工按照GB/T28046.4