整車電子電氣性能測試介紹

白樹立

(奇瑞汽車股份有限公司，內蒙古鄂爾多斯017000)

0 引言

隨著車用電氣設備越來越多，從發動機控制到傳動系統控制，從行駛、制動、轉向系統控制到安全保證系統及儀表報警系統，從電源管理到為提高舒適性而作的各種努力，汽車電氣系統已形成一個復雜的大系統。電氣系統作為一個整體，在設計時必須使它們的工作能互相匹配，所以對整車電氣系統進行測試顯得很重要。

1 整車控制策略的編制

在設計期間，需要勾畫出整車的控制策略框架，計算整車電路系統大概包括哪些用電單元，其負載大致多大，每個用電單元采取何種控制方式，同時需要對整車的用電器進行初步確定。并設計整車電器控制圖，進行整車電器的匹配、集成，如開關與用電器間的控制關系、觸點容量的確定、控制邏輯的初步確認、計算出需要何種電源分配中心。

在電路的設計中，電路的安全是需要重點考慮的一個問題，也就是說必須考慮到電路的保護和電路的控制，及整個電路中各個元件的匹配。滿足以上設計要求需要開發階段對整車電子電器系統做必要的測試驗證。

2 電子電氣功能測試流程

新的車型設計開始之前，對車型的分析非常重要。整車電路的主要分析內容應包括:整車配置分析、整車電路系統的功能和控制策略、主要電器參數、特殊電器系統的分析、各種細節分析等幾個方面。對于一個新開發車型，一般按照圖1所示流程逐步完成整車測試。

3 測試環境確認

(1)實車環境:全功能可測試;與環境、行駛環境強相關。

(2)臺架環境:信號臨界值測試;異常測試、故障測試;問題復現。

(3)自動化測試環境:極限工況;重復性測試;定量性測試。

4 確定測試內容

4.1 電源分配測試

圖2為某車型部分電源分配圖示例。

測試目的為:(1)驗證電源分配測量的合理性;(2)驗證線束合理性;(3)驗證保險合理性;(4)確定電源網絡中干擾源與敏感體之間的影響;(5)獲得各個負載的實際功耗;(6)獲取整車電源網絡的工作電流。

測試內容包括:(1)不同電源電壓狀態下測試 (12 V、14 V);(2)測試所有單個負載、控制器的工作電流。

評價標準為:NISSAN、Ford等整車廠測試/評價標準;標桿車測試經驗。

圖3是某車型電源網絡上的干擾源負載導致控制器經常燒毀測試案例。

4.2 整車及分系統靜態電流測試

靜態電流 (暗電流，Dark Current)是指汽車在靜止狀態下 (點火OFF、整車休眠)仍然消耗的電流。

汽車漏電現象是指汽車靜止放置若干天后蓄電池電量虧損導致車輛無法正常起動，如:記憶、防盜、其他等。

測試目的是指導新車型的開發，包括最小化車輛的靜態電流、確定合適的電池容量、發現不必要的接地漏電流現象。

測試內容包括:(1)整車靜態電流測試。評價整車靜態電流是否滿足設計要求;(2)分系統靜態電流測試。分析各級保險、繼電器流過的靜態電流，定位異常靜態電流的位置;(3)控制器靜態電流的測試。在實車環境下驗證各控制器靜態電流是否滿足整車廠需求。

評價方法。車輛在常溫靜止6周后，剩余的電力仍能滿足起動發動機的要求，計算公式如下:

式中:P為20 h率容量 (A·h);

SOC1為蓄電池一般可用SOC，一般為70% ～80%;

SOC2為蓄電池最低起動SOC(－30℃環境下)，一般為20%～40%;

ID為整車靜態電流 (A);

IB為蓄電池自放電電流 (A)。

4.3 電平衡測試

(1)測試目的:①通過測試不同工況、不同負載工作狀態下的發電機、電池的電流大小和變化獲取電源系統的平衡關系;②指導新車型開發和驗證整車電源系統的選型合理性。

圖4為車輛電源系統的開發流程。

(2)測試內容:①不同氣候下測試;②車輛不同行駛工況下的電平衡:靜態、動態。

不同氣候條件包括:①冬季、夏季;②白天、夜晚;③雨、雪、晴天。

不同車輛狀態:①靜態，怠速;②動態，不同車速，有以下幾種情況:低速 (20～40 km/h)，夏季，雨夜;低速 (20～40 km/h)，冬季，雪夜;高速 (80～100 km/h)，夏季，雨夜;高速 (80～100 km/h)，冬季，雪夜。

(3)測試工況:①靜態電平衡測試:一般怠速工況 (冬季、夏季);夜間怠速工況 (冬季、夏季);擁堵路況下怠速(冬季、夏季);②動態電平衡測試:一般城市工況 (冬季、夏季);擁堵城市工況 (冬季、夏季);城郊駕駛工況 (冬季、夏季);高速路工況 (冬季、夏季);連續轉彎工況 (冬季、夏季)。

(4)評價標準包括:①項目經驗、部分整車廠對標結果;②BOSCH電平衡測試標準;③Nissan電平衡測試標準。

車輛電平衡要求電氣高負載時蓄電池能夠幫助發電機一起提供電能，在車輛低負載時發電機能提供負載消耗，并給蓄電池充電。電平衡測試中車輛在標準駕駛循環后，蓄電池的容量應不能減少，并最好能夠增加。

4.4 整車啟動回路電壓降測試

測試目的:驗證起動電壓波形是否滿足控制器需求規范;控制器需求開發來源 (電壓要求)。

4.5 感性負載影響測試

(1)測試目的:驗證電源分配的合理性;評估感性負載順便脈沖對控制器的影響。

(2)感性負載。汽車電器系統存在著大量感性負載，如各種繼電器、電機和電磁閥等，這些感性負載在開路瞬間，會成為一種寬頻率、大能量的瞬變干擾源。

評價方法:(1)整車廠標準;(2)ISO 7637(見圖5)。

控制器輸入信號接口電路硬件處理方法一般分為圖6所示信號類和圖7所示電源類兩種。

5 拋負載測試

汽車拋負載現象。發電機在正常工作時，若負載突然減小或完全無負載，會引起發電機輸出電流急劇下降，在發電機電樞繞組上產生正向瞬變過電壓。

(1)拋負載測試內容工況的選擇:斷開蓄電池時測試 (如蓄電池SOC為50%);發動機不同轉速下測試 (怠速、中轉速、最高轉速);斷開電器負載時測試 (大功率負載)。

(2)測試點:所有ECU的Power端 (若ECU太多，首選離斷開用電器最近的ECU);發電機的電源端。

6 電機類負載堵轉測試

(1)測試目的:①獲取堵轉對線束盒保險的影響;②驗證線束保護設計的合理性;③驗證控制器對堵轉的處理機制。

(2)測試內容:①測試電機正常工作電流、堵轉電流;②堵轉引起的電源網絡電壓變化。

7 線束與接地系統測試

(1)測試目的:①驗證線束設計的合理性;②驗證線束走線和布置的合理性。

(2)測試內容:①線束溫度場測試;②上限環境溫度、下限環境溫度 (高溫、高寒)。

(3)測試/評價標準:①德國工業標準DIN72551;②日本工業標準JASO D 607;③整車廠標準。

圖8所示為車輛溫度場示意圖。

(4)不同環境下線束設計要求不一樣:①熱區域必須使用耐溫高的導線，如TXL、PP;②冷區域可以使用耐溫低的導線，如TWP、PE;③潮濕區域使用密封塑件和帶膠熱縮管的壓接;④干燥區域可以使用非密封塑件和膠帶防護的壓接。

導線的耐電流情況和導線所在溫度環境有很大關系，導線的耐流值隨溫度的升高而降低，所以設計電路線徑要考慮導線所裝配的區域周邊溫度的影響。

如公式:R20=Rt/［1+0.039(t－20)］

式中:R20為20℃下的電阻，mΩ/m;Rt為測量的導體電阻，mΩ/m;t為電阻測量時刻導體溫度，℃。

8 結束語

以上列舉的是在設計階段常用的一些驗證方法。在某款車型開發中采用了上述測試驗證方法，通過整車試驗場試驗強化可靠性驗證，整車供電系統未發生任何故障。但實際測試中還有短路故障對線束、保險的影響測試 (例:線束設計的合理性、線路保護的設計合理性)等，在這里就不一一介紹。

【1】ISO 7637-2道路車輛－由傳導和耦合引起的電磁騷擾:第2部分［S］.

【2】張明森.車的電量平衡計算［J］.汽車電器，2010(10):11－15.

【3】OSCH電平衡測試標準.