Cranking Robustness 深度 — 冷启动 3.2V 谷底,ECU 按 Functional Status 分级撑过去

低压辅助电源L2别名 cranking · cold-crank · cranking robustness · 启动跌压 · ISO 7637-2 Pulse 4 · LV124 E-11 · 更新 2026-07-10

本质与导读

本质起动机堵转瞬间抽数百 A,12V 电池电压先被砸出一个 15-19 ms 的深谷底(标准值按电池状态 × 温度分档:6V / 4.5V / 3.2V / 3V),随后在 5-6.5V 的起动平台上叠着 2 Hz 纹波晃 1-10 s。所有 crank 期间要工作的 ECU 必须按约定的 Functional Status 撑过去——启动相关 / 行车 crank(start-stop)的安全功能是 Status A(全功能、不许 reset),其余功能允许 B/C 分级降级。谷底电压低于多数 buck 的 UVLO,所以救援必须发生在输入侧:SBC 低压维持(2.7-3.0V)+ pre-boost + bulk cap 三件套。

主线坐标:旁支 · 低压控制域 · ↑ 全景主线

1. Cranking 波形 + 标准对比

下图以 LV124-1 E-11 严苛冷启动为例画出真实波形形状(谷底 + 台阶 + 平台三段),并把现行标准的档位放在一张表里:

Cranking Robustness — LV124-1 E-11 严苛冷启动 3.2V 谷底波形与标准档位

4 个观察:

波形是三段,不是一个方坑:≤1-5 ms 跌落 → 15-19 ms 谷底(堵转)→ 回升台阶 → 1-10 s 起动平台(叠 2 Hz 纹波;峰峰 2V 是 LV124 的 VR 规定值,ISO Figure 13 只规定 f = 2 Hz、不规定幅值)→ 恢复。只按"方坑"设计会漏掉平台期的 UVLO 边缘工况(见 §13.5)
档位由电池状态 × 温度决定:ISO 16750-2:2023 §4.6.3 的 L-II(低温好电池 4.5V)/ L-III(低温老化电池 3V)/ L-IV(常温好电池 6V);LV124-1 E-11 正常 4.5V、严苛 3.2V
要求不是一刀切"不许 reset":标准给的是最低 Functional Status(A = 全功能;B = 功能保持但允许超差;C = 允许丢功能、自恢复),档位还随 DUT 声明的工作电压范围(code A-D)变;"cranking 期间与整车运行相关的功能必须 Status A"是 ISO 16750-2:2023 §4.6.3.3 的原文要求(表格分级只管其余功能),LV124/VW 80000 用功能类 FC1 表达同一意图(§4)
ISO 7637-2 Pulse 4 已是历史条款:2011 版起移除,starting profile 归 ISO 16750-2(见 §5)——引用条款时别再写错家门

2. Cranking 物理机制

cranking dip 的三段波形每一段都有明确的物理来源:

谷底(15-19 ms)= 起动机堵转:接通瞬间转子静止、反电动势为零,inrush 电流可达数百 A(乘用车典型堵转峰值 400-1000 A 量级),把电池电压拽到最低点;标准把谷底定格在 15 ms(ISO)/ 19 ms(LV124),正对应堵转到开始旋转的时间尺度
平台(1-10 s)= 稳态 cranking:转起来后反电动势建立,电流回落到 100-300 A,电压回升到 5-6.5V;活塞压缩冲程使转速周期性波动,即标准里 2 Hz 纹波的来源
电压跌多深 = OCV − I × R − 线缆/接触压降:常温新电池内阻约 4-8 mΩ,600 A × 8 mΩ ≈ 4.8V,谷底约 7V(对应 L-IV 的 6V 档);-18℃ 内阻约 ×2、低温+老化可到 15-20 mΩ,同样电流跌掉 9-12V,谷底进入 3-4.5V 区间(对应 L-II/L-III 档)。开路电压本身低温只降零点几伏,塌的是内阻项,不是 OCV
档位与工况的映射:L-IV『常温好电池』6V、L-II『低温好电池』4.5V、L-III『低温老化电池』3V——标准的分档就是上面这条物理链在三种电池状态下的包络

3. ISO 16750-2:2023 §4.6.3 Starting Profile(现行主标准)

现行国际标准是 ISO 16750-2:2023 §4.6.3(Table 11 为 12V 系统),四档 profile 按工况选用,DUT 以 ISO 16750-1 的 operating mode 3.2(电气运行+受控)受试:

Level	工况	谷底 US1(15 ms)	起动平台 US	平台时长 t3	code A 设备最低 Status
I	暖启动	8V	9.5V	1 s	A
II	低温 + 好电池	4.5V	6.5V	10 s	B
III	低温 + 老化电池	3V	5V	1 s	B
IV	常温 + 好电池	6V	6.5V	10 s	A

共同参数与判定规则:

时序:跌落 tfall 5 ms → 谷底 t1 15 ms → 过渡 t2 50 ms 爬回平台 → 平台 t3(叠 2 Hz 纹波;Figure 13 只规定频率 f = 2 Hz,幅值未规定——峰峰 2V 是 LV124 的 VR 值)→ trise 回 UB(L-I 40 ms,其余 100 ms)
循环:每档施加 10 次,两次之间恢复 ≥2 s(DUT 100% 恢复功能后再打下一发)
§4.6.3.3 的硬要求:cranking 期间与整车运行相关的功能必须 Functional Status A——这是标准原文,不是 OEM 附加;上表的 Status 分级只适用于其余功能
24V 系统走 Table 12:只有三档(无常温档)——L-I 暖启 10V→20V(t3 1 s)、L-II 低温好电池 8V→15V(t3 10 s)、L-III 低温老化 6V→10V(t3 1 s);tfall 10 ms、谷底 t1 50 ms(比 12V 的 15 ms 长)
Status 档随 DUT 电压范围 code 变:上表按 code A(声明 USmin=6V)给出;code B(8V)在 L-III 降为 C,code C/D(9V/10.5V)大部分档只要求 C——声明的工作电压范围越窄,标准放得越松,但整车功能由 OEM 另行加严
冗余供电新规(2023 版):双路及以上冗余供电的 DUT,经客户/供应商约定可逐路施加 starting profile,其余路保持 USmin——冗余电源架构的 ORing 环节因此被单独考核(见 §13.5)

4. LV 124 E-11 起动脉冲(奥迪/宝马/戴姆勒/保时捷/大众联合标准)

LV 124(即 VW 80000)里 cranking 对应的试验编号是 E-11 Start pulses(Startimpulse),分冷启动(正常/严苛)与暖启动;注意 E-05 是 load dump、E-09 是 reset 行为、E-10 是短时中断——这三个编号都不是 cranking profile(本页早期版本曾把 E-05/E-09 错当寒带 cranking 档,已订正)。波形参数(LV124-1 原文非公开,下表转引 Microchip AN DS00006186 的 LV 124-1 示例图):

Profile	谷底	中间台阶	起动平台(2 Hz、VR=2V 纹波)	验收(VW 80000:2022)
冷启动·正常	4.5V × 19 ms	~6.5V 短台阶	~8.5V,约 10 s	FC1 须 A,其余 C
冷启动·严苛	3.2V × 19 ms	~5V × 约 330 ms	~6V,约 10 s	FC1 须 A,其余 C
暖启动	~7V × 15 ms	~8V × 240 ms	~9V × 600 ms,总长约 1 s	A(含与启动无关组件)

4 个工程要点:

3.2V 是 12V 电源链选型的地板:严苛冷启动谷底 3.2V/19 ms 直接决定 pre-boost / SBC 的低压维持能力下限——LM5155 启动门限 2.97V、TLF35584 维持 3.0V、MC33907 buck-boost 维持 2.7V 都是冲着这个数字设计的(§6/§8)
暖启动考的是耐久,不是深度:短序列 10 次(间隔 5 s)/ 长序列 100 次(间隔 20 s),对应 start-stop 高频起停;全程 Status A,包括与启动无关的组件
验收按功能类,且 VW 80000:2022 没有 Status B:其功能状态体系是 A/C/D1/D2/E(§4.8),E-11 验收(§5.4.13.3)= 冷起相关功能(FC1:发动机控制、起动继电器、给冷起功能供电的 DC/DC 等)在正常与严苛两档都必须状态 A,其余功能类 C——比 ISO 同工况更严(ISO L-III code A 只要 B)。转引资料常写"正常 A / 严苛 B",那是把 ISO 16750-1 的 B 档语义混进了 LV124(本页早期版本亦如此,已按 VW 80000:2022 订正);48V 系统的对应试验在 LV 148,编号 E48-10 Start pulses
转引波形数值要按项目指定版本原文锁定:严苛档(3.2V→5V→6V)与暖启动(7V→8V→9V,VW 80000:2022 Table 26 同值)两源一致;正常档 Microchip 示例图作 4.5V→6.5V→8.5V,而 VW 80000:2022 Table 25 作 VT 4.5V / VS 4.5V / VA 6.5V——版本与转引之间有出入,DVP 引用时以 OEM 现行版原文表为准(细节见 VW 80000 E-test 全景)

5. ISO 7637-2 Pulse 4 — 历史条款与去向

ISO 7637-2:2004 的 Test pulse 4 就是 starting profile(起动跌压),但 ISO 7637-2:2011(第三版)起明确不再规定 Pulse 4 与 Pulse 5a/5b,二者分别归入 ISO 16750-2(starting profile + load dump;42V 系统归 ISO 21848)。工程现场仍到处见到"Pulse 4"的原因和纪律:

老平台文档惯性:大量 DVP/试验大纲从 2004 版沿用下来,只写"ISO 7637-2 Pulse 4"不带年份——复核时要问清楚等效到 ISO 16750-2 哪一档
器件手册仍用旧编号:如 NXP MC33907 的抗扰表按 Pulse 4 标注(cranking Vmin 2.7V,Class C)——器件能力对齐的是波形本身,编号只是索引
纪律:新项目引用条款一律写 ISO 16750-2 §4.6.3 + 版本年份(或 LV124-1 E-11),不再新写"ISO 7637-2 Pulse 4"

6. SBC cranking 低压维持设计

安全 SBC 是 ECU 电源链的第一级,cranking 期间它必须先活下来。三颗主流器件的低压能力(均已对 datasheet 原文核过):

6.1 NXP MC33907/33908

MC33907/33908 用 VPRE 预调节器的拓扑选择解决 cranking:

VSUP 工作范围 2.7-40V;VPRE 输出 6.5V / 440 kHz,双拓扑:buck-only(VSUP 恒高于 7V 的场景)或 buck-boost(外置低边 MOSFET + 二极管,经 GATE_LS pin 启动时自动判别)
LV124 应用必须选 buck-boost,才能在 3.2V 谷底维持 VPRE;datasheet 按旧编号标注 ISO 7637(2004)Pulse 4 cranking Vmin 2.7V、Class C
坑:VAUX tracker 在 VSUP < 4.6V 时若使能,可能 15 ms 内 ABIST 失败 → deep fail-safe(RSTB 拉低 >8 s)——LV124 项目必须 boost 或隔离 VAUX;电感/外围计算见 SBC MC33907 设计

6.2 Infineon TLF35584

TLF35584 的预调节器是串联 step-up + step-down 两级(datasheet Rev 2.0):

输入 3.0-40V 全性能;step-down 常开,输出中间轨 VPREREG 喂后级 LDO;step-up 仅在输入跌破 VPRE_REG,boost,UV 阈值时自动介入(即 cranking 时),由内部比较器切入/切出
step-up 是可选配置:STU pin 接地禁用、悬空启用;功率级用外置低边 N-FET(DRG 驱动 + RSH/RSL 电流检测)——不是内部 charge pump(本页早期版本此处有误,已订正)
启动门限 ≠ 维持门限:启动需 VSx ≥ 6.0V;3.0V 是已运行状态的维持能力——若 key-on 时电压已塌在谷底,它起不来(与 §13.4 的 MAX16992 是同一类陷阱)

6.3 TI TPS65381A-Q1

TPS65381A-Q1(配 Aurix / Hercules 的安全 PMIC)没有内置 boost,低压能力靠分档降级:

首次上电需 VBATP ≥ 5.8V;上电后 4.5-5.8V 仍 functional(VDD3/5 配 3.3V 输出时各轨维持,配 5V 输出则可能进 dropout 触发 reset);5.8-36V 全功能
LV124 严苛冷启动(3.2V)必须外挂 pre-boost(§8/§13 路线 A 同构);仅暖启动/L-I 档(谷底 8V)可裸奔
选型结论:同样标着"安全 SBC/PMIC",cranking 生存方式完全不同——MC33907 靠拓扑、TLF35584 靠内置 step-up 控制器、TPS65381A-Q1 靠外挂,评审时按 §11 的三问逐项对 datasheet

7. Bulk Cap 设计

电容存储电量,cranking 期间补偿 Vbat 跌:

7.1 容量计算

先用恒流近似打个量级(精确的恒功率能量法见 §13.2):

ECU 消耗 200mA × 100ms = 20 mC
Vbat 12V → 6V,可放 ΔV = 6V
$C = Q /Δ V = 20 m C /6 V = 3.3 m F$
实际取 4700μF (Polymer + Aluminum)

7.2 Cap 选型

介质与结构决定 ESR / 容量密度的取舍:

Polymer (Panasonic SVP): 低 ESR 高纹波
Aluminum (Nichicon WX): 容量大
Hybrid (Polymer + Al): 推荐

7.3 反向保护 + 防反灌

holdup 电容要真在谷底放电,前面必须有阻断元件:

Schottky diode 防反灌(VCU 反充 12V 电池)
接 reverse polarity protection MOSFET
见反接保护深度

8. Boost pre-stage 设计

谷底 3-4.5V 时下游 buck 已跌破 UVLO → 需要输入侧 Boost:

8.1 控制器选型 — 启动门限是第一道筛子

宽输入 boost 控制器的关键指标不是"能运行到多低",而是"多低还能启动":

TI LM5155(车规版 LM5155-Q1):BIAS 接 VCC 时 2.97V 可启动,BIAS ≥ 3.5V 时可维持到 1.5V;外置低边 N-FET,fsw 至 2.2 MHz——3.2V 谷底里能冷启动,是 LV124 严苛档的直选
ADI MAX16990/MAX16992:4.5-36V 工作,启动需 4.5V;把 boost 输出回喂 SUP 后可维持到 2.5V——谷底中途 key-on 起不来(§13.4)
TI LM5022(6-60V 低边 boost/SEPIC 控制器):输入下限约 6V(UVLO),只够 L-IV/暖启动档;TPS43330-Q1 这类 start-stop 预升压专用件启动后可维持更低 Vbat,选型时以 datasheet 启动门限为准

8.2 Boost + SBC 联动

pre-boost 的架构价值是让下游"感知不到" crank:

Boost 输出接 SBC pre-reg input
SBC 不感知 cranking
上游 Boost 处理所有 Vbat 跌

9. ASIL D 主驱 Cranking 测试 5 项

ASIL D 域控(主驱 / BMS / VCU)的 cranking 试验清单,逐项对齐标准条款:

标准档位全覆盖 — ISO 16750-2 §4.6.3 按应用选档(L-II/III/IV)+ LV124-1 E-11 正常/严苛;不要自造"12V→6V 阶跃"替代标准波形(会漏掉台阶与平台段)
循环与间隔按标准 — ISO 每档 ×10 次、间隔 ≥2 s;LV124 暖启动长序列 100 次(间隔 20 s)——重复性专治 holdup 电容回充不满(§13.4)
温度扫描 — -40℃ / -20℃ / 25℃ / 85℃ 全跑(低温才是 L-II/III 的物理工况,常温过了不算数)
reset 边界摸底 — 在标准谷底基础上继续下探电压/拉长时间,找出真实 reset 点,验证 margin(建议 ≥0.3-0.5V)
联动 SafeState — cranking 期间安全机制状态保持(主驱 ASC 等),恢复段复核 POR 次序(见 POR Sequencing 深度)

测试设备:EM Test(Ametek CTS)VDS 200Q 系列 4 象限电压跌落模拟器——原生支持 ISO 7637 Pulse 2b/4、ISO 16750-2 与 LV124 低压曲线,配 AutoWave 任意波形发生器可回放 OEM 自定义 crank 曲线。

10. EV / 混动项目 cranking 与燃油车差异

EV 没有 12V 起动机,但 cranking 设计并没有消失,只是换了来源:

EV 无堵转 inrush — 12V 网不再直接见起动机;但 DCDC 上电时序切换、预充接触器吸合的浪涌仍会造成短跌,OEM 通常仍按 starting profile 或自定义短跌曲线考核
小电池独扛窗口 — 高压上电前,12V 全网由小电池供电(控制器上电 + 预充),电压凹陷形状类 crank,是 EV 上最接近传统 cranking 的工况
48V 轻混 — BSG 启动由 48V 网承担,试验归 LV 148(E48-10 Start pulses)/ ISO 21780;12V 网经 DCDC 与 48V 隔离,起动跌压不再直达 12V ECU
KL15 短跌归 E-10,不是 E-11 — 继电器/触点抖动造成的 μs-ms 级中断,LV124 里由 E-10 短时中断考核;工程上常与 cranking 复用同一 holdup 方案,但试验条款、时长、判定各不相同,DVP 里别混编

11. 国产 SBC cranking 现状

截至 2026-07,在公开资料检索范围内,国产车规安全 SBC 尚未见公开 datasheet 明确标注 LV124 E-11 3.2V 低压维持能力(内置 step-up 预调节器或 buck-boost 拓扑选项)的量产型号;ASIL D 域(主驱 / BMS / VCU)的 cranking-capable 安全 SBC 仍以 NXP(MC33907/08、FS26)、Infineon(TLF35584)、TI(TPS65381A-Q1 + 外挂 pre-boost)为主。评审国产替代时,cranking 三问必须要 vendor 补齐数据:

启动门限 vs 维持门限各是多少?(两者常差 1-3V,datasheet 只给一个数的要追问另一个)
低压维持靠什么拓扑?(内置 step-up 控制器 / buck-boost / 要求外挂 boost——决定 BOM 与板面)
有没有 LV124 E-11 / ISO 16750-2 §4.6.3 的第三方试验报告?(自声明"支持 cranking"不算数,要波形档位与 Functional Status 判定)

12. 一句话总结

Cranking 是 ECU 鲁棒性的硬性考题 — 波形是"15-19 ms 谷底 + 1-10 s 平台"三段,不是方坑;档位按电池状态 × 温度分:ISO 16750-2:2023 §4.6.3 的 4.5V(L-II)/ 3V(L-III)/ 6V(L-IV),LV124/VW 80000:2022 E-11 的 4.5V(正常)/ 3.2V(严苛)——冷起相关功能 FC1 两档均须状态 A(该标准无 B 档),每档 ×10 次。cranking 相关功能必须 Status A = 不许 reset(ISO §4.6.3.3 / VW §5.4.13.3 原文要求),其余功能按 ISO A/B/C 或 VW 的 C 分级。设计三件套:SBC 低压维持(2.7-3.0V)+ pre-boost(看启动门限,不只看维持门限)+ bulk cap(顶高压节点,能量法算),并在 -40℃ 至 +85℃ 全温度下按标准循环数复测。引用条款写 ISO 16750-2 §4.6.3 或 LV124-1 E-11,别再写已移除的 ISO 7637-2 Pulse 4。

13. Worked design — 3.3V rail 撑过 3.2V×20ms crank(pre-boost vs holdup cap)

前面几节给了标准与器件清单,这里落到一个可复核的端到端算例:一条 3.3V 逻辑轨,负载 3.3V @ 1A(3.3W),必须在 cold-crank 把 Vbat 拽到 3.2V 谷底、持续 20ms(即 LV124-1 E-11 严苛冷启动的谷底段 3.2V/19 ms 取整;谷底之后的台阶/平台 ≥5V,已回到下游 buck 的 UVLO 之上,所以桥接设计只需覆盖谷底窗口)期间不掉出调整范围。硬约束是下游 buck 的 UVLO:选 TI LMR33630(3.8V–36V,3A 同步 buck),数据手册 VIN 下限 3.8V;而 crank 谷底 3.2V < 3.8V,所以 buck 无论输出电容多大都会 hiccup / 折返——光靠下游电容救不了,必须动输入侧。下面比两条主流路线。

13.1 路线 A — pre-boost 把跌压的输入抬回 buck UVLO 之上

pre-boost 的思路是在 buck 前面串一级 boost,cranking 时把 3.2V 顶到一个稳稳高于 buck UVLO 的中间轨,让 buck 全程"感知不到" crank。选 TI LM5155(2.2MHz 宽输入非同步 boost 控制器):数据手册明确 BIAS 脚接 VCC 时可从 2.97V 单节电池最低启动(BIAS > 3.5V 时甚至可运行到 1.5V)。谷底 3.2V > 2.97V,所以 LM5155 在整个 dip 里保持运行不 UVLO 关断。

目标中间轨取 6.0V(留足 buck 3.8V UVLO 之上 2.2V margin,又远低于 buck 36V 上限):boost 占空比 $D = 1 - 3.2/6.0 = 0.467$ 。
buck 输入功率 = $3.3 W /0.9 = 3.67 W$ (buck 效率取 90%),即 boost 输出功率。
boost 效率取 90% → boost 输入功率 $= 3.67/0.9 = 4.08 W$ ,从 3.2V 谷底抽的电流 $I = 4.08 W /3.2 V = 1.27 A$ ——这是 LM5155 外置低边 N-FET 与电感要扛的平均电流,选型时按此定 DCR 与饱和裕度。
结果:buck 输入恒定 6.0V > 3.8V,LMR33630 全程在调整区,3.3V/1A 无中断。

13.2 路线 B — holdup 电容,在正确的节点储能

holdup 路线不加有源级,靠电容在 dip 期间放电顶住。关键是在哪个节点储能——因为电容储能 $\propto \frac{1}{2} C V^{2}$ ,高压节点储能密度碾压低压节点。正确做法是顶 buck 输入(12V 节点),不是顶 3.3V 输出。

buck 输入 holdup:电容经一只 ORing/blocking Schottky(Vf ≈ 0.5V)从 12V 预充到 11.5V;crank 时 Vbat=3.2V,二极管反偏,电容独自喂 buck 输入,只需在 20ms 内不跌破 buck UVLO 3.8V。
恒功率负载用能量法算最准:可用能量 $E = \frac{1}{2} C (11. 5^{2} - 3. 8^{2}) = 58.9 C$ ;需求 $E = 3.67 W \times 20 ms = 0.0734 J$ 。
解得 $C = 0.0734/58.9 = 1246 μ F$ → 取 1500μF / 16V(低 ESR polymer 或 hybrid)。
反例(错节点):若直接顶 3.3V 输出,轨允许跌到 3.0V(−10%), $Δ V$ 仅 0.3V, $C = I t /Δ V = 1 A \times 20 ms /0.3 V = 66.7 mF$ ——比顶 12V 节点大 ~50 倍,板上根本放不下。这就是"永远顶最高压节点、再让宽 VIN buck 降下来"的铁律。

13.3 两路线取舍

单次浅 dip(L-IV/暖启动一发)且板面紧张时,holdup 电容最省事、无有源启动风险;但它对更深/更长/重复 crank(ISO L-III 3V×15ms、每档 ×10 次 ≥2s 间隔连发、LV124 暖启动长序列 100 次)扩展极差——能量需求随 $t$ 线性涨、随谷底压平方涨,且连发之间电容来不及充满。pre-boost 一级 boost + 一颗电感的板面基本不随 dip 深度变,更适合 ASIL D 主驱/BMS 这类"必须不 reset"的深寒重复 crank 场景。工程上常两者叠用:pre-boost 保底,输入端再挂几百 μF 吸收 boost 起控前的 μs 级空窗。

13.4 Gotcha 链(设计雷区,逐条对上面算例)

上面两条路线看着都能算出数,但真正让 cranking 设计翻车的往往不是主公式,而是边界:UVLO 门限的方向、有源级能不能在塌陷的电压上自启动、储能放在哪个节点、恢复期的浪涌与次序。以下 7 条逐一对应前面算例里的每个数字,是评审时必须逐项打勾的雷区清单。

buck UVLO vs crank 谷底:LMR33630 VIN 下限 3.8V,谷底 3.2V 在其下——再大的输出电容也没用,buck 已 hiccup;救援必须发生在输入节点(抬压或预充),不是输出。
pre-boost 自启动 vs 自身 UVLO:LM5155 因 2.97V 启动门限,谷底 3.2V 能"冷启动";但若选 ADI MAX16992(标称 4.5V 启动、bootstrap 后靠输出回喂 SUP 才能运行到 2.5V),在 key-on 瞬间 Vbat 已塌到 3.2V 时它无法 bootstrap 起振。选型看的是启动门限,不是只看 run-down UVLO——两者常差 1–2V(TLF35584 同理:维持 3.0V,启动却要 6.0V)。
holdup 电容储能节点:顶 12V 节点 1500μF vs 顶 3.3V 输出 66.7mF,同样 20ms 差 ~50×; $\frac{1}{2} C V^{2}$ 决定必须顶高压节点,配一颗宽 VIN buck 往下调。
holdup 电容 ESR + blocking 二极管:ESR 在二极管交接瞬间产生 IR 台阶压降(0.48A 平均放电电流下,200mΩ 的大电解直接吃掉近 0.1V,须选低 ESR polymer/hybrid 或并联);blocking 二极管的 Vf 又白吃 headroom,且必须能反向阻断(防 VCU 反灌 12V 电池)并扛得住恢复期的充电浪涌。
恢复期 sequencing:Vbat 回到 11V 瞬间,boost 退出或二极管重新正偏 → 大电容被 $d V / d t$ 猛灌充电浪涌,可能触发输入 OCP 或让下游 brown-out,须加 soft-recharge / 输入限流,并复核 POR 上电次序(见 POR Sequencing 深度)。
重复 cranking 的电容记忆:ISO 规定每档 ×10 次、间隔仅 ≥2 s(LV124 暖启动长序列 100 次、间隔 20 s)——若回充路径带限流/大线束阻抗,2 s 内 holdup 电容充不满,可用能量必须按未充满 derate;pre-boost 无此"记忆效应",连发工况更稳。
boost 退出过冲:轻载下 dip 结束瞬间 boost 输出可能过冲,下游 buck 会瞬时见到高于额定的输入——中间轨取 6.0V(远低于 buck 36V 上限)本身即留了钳位余量,深寒项目再加 clamp/TVS 兜底。

13.5 Corner cases(3 个边角工况)

谷底段之外,真实 crank 波形还有三个容易漏测的边角:

平台期 UVLO 边缘抖动:严苛冷启动平台 ~6V 叠 2 Hz、峰峰 ~2V 纹波,包络下沿 ~5V;若 buck 的 EN/UVLO 启停点(含迟滞)设在 4-5V 之间,10 s 平台期会以 2 Hz 反复进出 hiccup——比一次干净的深谷更伤下游(反复 POR)。对策:UVLO 启停点设在纹波包络之外,迟滞 ≥ 纹波峰峰值。
冗余供电逐路 crank(ISO 16750-2:2023 §4.6.3 新规):双路冗余输入逐路施加 profile、另一路保持 USmin 时,ORing 二极管/理想二极管控制器要在"一路 3V、一路 6V"下正确换向不反灌;理想二极管控制器自身的供电死区(谷底时控制器 VCC 从哪来)要单独核。
上电即 crank(key-on 撞谷底):ECU 在谷底才首次上电时,一切取决于启动门限——LM5155(2.97V)能起,MAX16992(4.5V)/TLF35584(6.0V)/TPS65381A-Q1(5.8V)都要等平台回升才起。POR/看门狗时序必须允许这种 delayed boot,不能把"上电后 XX ms 内无输出"误判成故障锁进 fail-safe(MC33907 的 VAUX-ABIST 坑即属此类,§6.1)。

核心要点

cranking 波形三段:堵转谷底(15-19ms,3-6V 按电池状态×温度分档)+ 起动平台(5-6.5V,1-10s,2Hz 纹波)+ 恢复;每档 ×10 次
现行条款:ISO 16750-2:2023 §4.6.3(L-II 4.5V / L-III 3V / L-IV 6V)+ LV124/VW 80000:2022 E-11(正常 4.5V / 严苛 3.2V,冷起相关功能 FC1 两档均须 A、其余 C,无 B 档);ISO 7637-2 Pulse 4 已于 2011 版移除
分级不是一刀切:ISO 按 Status A/B/C × 电压范围 code,VW 按功能类 FC1-6;"cranking 相关功能必须 A(不许 reset)"两边都是原文要求(ISO §4.6.3.3 / VW §5.4.13.3)
三件套:SBC 低压维持(MC33907 buck-boost 2.7V / TLF35584 step-up 3.0V)+ pre-boost(启动门限≠维持门限,LM5155 2.97V 可冷启动)+ bulk cap(顶高压节点,能量法)
测试用 VDS 200Q 类 4 象限模拟器回放标准曲线:档位全覆盖 + 标准循环数 + 温度扫描 + reset 边界摸底

缩写表

只列本页用到的工业标准缩写;通用英语…

只列本页用到的工业标准缩写;通用英语 / 单位 / 月份 / 我们的 层/Lx tag 不列。覆盖不到的术语见正文 inline 注释。

缩写	全称	中文 / 备注
ISO	International Organization for Standardization	国际标准化组织
NXP	NXP Semiconductors	恩智浦半导体
TI	Texas Instruments	德州仪器
ADI	Analog Devices Inc.	亚德诺半导体(Maxim 已并入)
ECU	Electronic Control Unit	电子控制单元
VCU	Vehicle Control Unit	整车控制器
BMS	Battery Management System	电池管理系统
SBC	System Basis Chip	系统基础芯片(电源 + 收发器 + 监控集成)
LDO	Low Dropout Regulator	低压差线性稳压器
ASIL	Automotive Safety Integrity Level	ISO 26262 安全完整性等级 QM→A→B→C→D
EV	Electric Vehicle	电动车
ESR	Equivalent Series Resistance	等效串联电阻
MOSFET	Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor	金属氧化物场效应晶体管
UVLO	Under-Voltage Lockout	欠压锁定(注意启动门限与维持门限常不同)
DUT	Device Under Test	被测件
FC1-6	Functional Class 1-6	VW 80000 功能类;FC1 = 冷起相关 / 维持能量供应的功能
OEM	Original Equipment Manufacturer	整车厂
BSG	Belt-driven Starter Generator	48V 皮带起动发电机
POR	Power-On Reset	上电复位
OCV	Open-Circuit Voltage	(电池)开路电压

Cross-references

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辅助电源全栈 hub — Chain 流路 + 8 主题
ISO 16750 环境试验 — Part 2 电气应力全谱(load dump / 跳线启动 / 过压)
VW 80000 E-test 全景 — E-11 精确参数(Table 25/26)与 FC1-6 × 电压范围验收矩阵
POR Sequencing 深度 — cranking 恢复段与 POR 次序
Sleep & Wake-up 深度 — wake 时 KL15 短跌(E-10)
SBC 概览 — SBC cranking-mode 概念
SBC MC33907 设计 — VPRE buck-boost 拓扑与外围计算
反接保护深度 — blocking 元件与防反灌
辅助电源概述 — 辅助电源全栈