整车电子电气性能测试介绍

白树立

(奇瑞汽车股份有限公司，内蒙古鄂尔多斯017000)

0 引言

随着车用电气设备越来越多，从发动机控制到传动系统控制，从行驶、制动、转向系统控制到安全保证系统及仪表报警系统，从电源管理到为提高舒适性而作的各种努力，汽车电气系统已形成一个复杂的大系统。电气系统作为一个整体，在设计时必须使它们的工作能互相匹配，所以对整车电气系统进行测试显得很重要。

1 整车控制策略的编制

在设计期间，需要勾画出整车的控制策略框架，计算整车电路系统大概包括哪些用电单元，其负载大致多大，每个用电单元采取何种控制方式，同时需要对整车的用电器进行初步确定。并设计整车电器控制图，进行整车电器的匹配、集成，如开关与用电器间的控制关系、触点容量的确定、控制逻辑的初步确认、计算出需要何种电源分配中心。

在电路的设计中，电路的安全是需要重点考虑的一个问题，也就是说必须考虑到电路的保护和电路的控制，及整个电路中各个元件的匹配。满足以上设计要求需要开发阶段对整车电子电器系统做必要的测试验证。

2 电子电气功能测试流程

新的车型设计开始之前，对车型的分析非常重要。整车电路的主要分析内容应包括:整车配置分析、整车电路系统的功能和控制策略、主要电器参数、特殊电器系统的分析、各种细节分析等几个方面。对于一个新开发车型，一般按照图1所示流程逐步完成整车测试。

3 测试环境确认

(1)实车环境:全功能可测试;与环境、行驶环境强相关。

(2)台架环境:信号临界值测试;异常测试、故障测试;问题复现。

(3)自动化测试环境:极限工况;重复性测试;定量性测试。

4 确定测试内容

4.1 电源分配测试

图2为某车型部分电源分配图示例。

测试目的为:(1)验证电源分配测量的合理性;(2)验证线束合理性;(3)验证保险合理性;(4)确定电源网络中干扰源与敏感体之间的影响;(5)获得各个负载的实际功耗;(6)获取整车电源网络的工作电流。

测试内容包括:(1)不同电源电压状态下测试 (12 V、14 V);(2)测试所有单个负载、控制器的工作电流。

评价标准为:NISSAN、Ford等整车厂测试/评价标准;标杆车测试经验。

图3是某车型电源网络上的干扰源负载导致控制器经常烧毁测试案例。

4.2 整车及分系统静态电流测试

静态电流 (暗电流，Dark Current)是指汽车在静止状态下 (点火OFF、整车休眠)仍然消耗的电流。

汽车漏电现象是指汽车静止放置若干天后蓄电池电量亏损导致车辆无法正常起动，如:记忆、防盗、其他等。

测试目的是指导新车型的开发，包括最小化车辆的静态电流、确定合适的电池容量、发现不必要的接地漏电流现象。

测试内容包括:(1)整车静态电流测试。评价整车静态电流是否满足设计要求;(2)分系统静态电流测试。分析各级保险、继电器流过的静态电流，定位异常静态电流的位置;(3)控制器静态电流的测试。在实车环境下验证各控制器静态电流是否满足整车厂需求。

评价方法。车辆在常温静止6周后，剩余的电力仍能满足起动发动机的要求，计算公式如下:

式中:P为20 h率容量 (A·h);

SOC1为蓄电池一般可用SOC，一般为70% ～80%;

SOC2为蓄电池最低起动SOC(－30℃环境下)，一般为20%～40%;

ID为整车静态电流 (A);

IB为蓄电池自放电电流 (A)。

4.3 电平衡测试

(1)测试目的:①通过测试不同工况、不同负载工作状态下的发电机、电池的电流大小和变化获取电源系统的平衡关系;②指导新车型开发和验证整车电源系统的选型合理性。

图4为车辆电源系统的开发流程。

(2)测试内容:①不同气候下测试;②车辆不同行驶工况下的电平衡:静态、动态。

不同气候条件包括:①冬季、夏季;②白天、夜晚;③雨、雪、晴天。

不同车辆状态:①静态，怠速;②动态，不同车速，有以下几种情况: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)测试工况:①静态电平衡测试:一般怠速工况 (冬季、夏季);夜间怠速工况 (冬季、夏季);拥堵路况下怠速(冬季、夏季);②动态电平衡测试:一般城市工况 (冬季、夏季);拥堵城市工况 (冬季、夏季);城郊驾驶工况 (冬季、夏季);高速路工况 (冬季、夏季);连续转弯工况 (冬季、夏季)。

(4)评价标准包括:①项目经验、部分整车厂对标结果;②BOSCH电平衡测试标准;③Nissan电平衡测试标准。

车辆电平衡要求电气高负载时蓄电池能够帮助发电机一起提供电能，在车辆低负载时发电机能提供负载消耗，并给蓄电池充电。电平衡测试中车辆在标准驾驶循环后，蓄电池的容量应不能减少，并最好能够增加。

4.4 整车启动回路电压降测试

测试目的:验证起动电压波形是否满足控制器需求规范;控制器需求开发来源 (电压要求)。

4.5 感性负载影响测试

(1)测试目的:验证电源分配的合理性;评估感性负载顺便脉冲对控制器的影响。

(2)感性负载。汽车电器系统存在着大量感性负载，如各种继电器、电机和电磁阀等，这些感性负载在开路瞬间，会成为一种宽频率、大能量的瞬变干扰源。

评价方法:(1)整车厂标准;(2)ISO 7637(见图5)。

控制器输入信号接口电路硬件处理方法一般分为图6所示信号类和图7所示电源类两种。

5 抛负载测试

汽车抛负载现象。发电机在正常工作时，若负载突然减小或完全无负载，会引起发电机输出电流急剧下降，在发电机电枢绕组上产生正向瞬变过电压。

(1)抛负载测试内容工况的选择:断开蓄电池时测试 (如蓄电池SOC为50%);发动机不同转速下测试 (怠速、中转速、最高转速);断开电器负载时测试 (大功率负载)。

(2)测试点:所有ECU的Power端 (若ECU太多，首选离断开用电器最近的ECU);发电机的电源端。

6 电机类负载堵转测试

(1)测试目的:①获取堵转对线束盒保险的影响;②验证线束保护设计的合理性;③验证控制器对堵转的处理机制。

(2)测试内容:①测试电机正常工作电流、堵转电流;②堵转引起的电源网络电压变化。

7 线束与接地系统测试

(1)测试目的:①验证线束设计的合理性;②验证线束走线和布置的合理性。

(2)测试内容:①线束温度场测试;②上限环境温度、下限环境温度 (高温、高寒)。

(3)测试/评价标准:①德国工业标准DIN72551;②日本工业标准JASO D 607;③整车厂标准。

图8所示为车辆温度场示意图。

(4)不同环境下线束设计要求不一样:①热区域必须使用耐温高的导线，如TXL、PP;②冷区域可以使用耐温低的导线，如TWP、PE;③潮湿区域使用密封塑件和带胶热缩管的压接;④干燥区域可以使用非密封塑件和胶带防护的压接。

导线的耐电流情况和导线所在温度环境有很大关系，导线的耐流值随温度的升高而降低，所以设计电路线径要考虑导线所装配的区域周边温度的影响。

如公式:R20=Rt/［1+0.039(t－20)］

式中:R20为20℃下的电阻，mΩ/m;Rt为测量的导体电阻，mΩ/m;t为电阻测量时刻导体温度，℃。

8 结束语

以上列举的是在设计阶段常用的一些验证方法。在某款车型开发中采用了上述测试验证方法，通过整车试验场试验强化可靠性验证，整车供电系统未发生任何故障。但实际测试中还有短路故障对线束、保险的影响测试 (例:线束设计的合理性、线路保护的设计合理性)等，在这里就不一一介绍。

【1】ISO 7637-2道路车辆－由传导和耦合引起的电磁骚扰:第2部分［S］.

【2】张明森.车的电量平衡计算［J］.汽车电器，2010(10):11－15.

【3】OSCH电平衡测试标准.