整车抛负载测试与评价

何筱荣 张小梅 上汽通用五菱汽车股份有限公司

整车抛负载测试与评价

何筱荣 张小梅 上汽通用五菱汽车股份有限公司

本文主要介绍整车环境下的抛负载测试，如何对发电机的抛负载现象进行测试与评价，并提出了几条合理性建议，以改进和提升整车电气性能。

汽车电器；抛负载；测试与评价

前言

汽车行驶工况的复杂性，造成汽车电器件的工作环境比较恶劣，因此要求汽车电器件应有足够的抗冲击和抗干扰能力[1]，特别是在整车环境下易出现的典型电压脉冲，如抛负载脉冲；本文主要是针对汽车抛负载脉冲在实车环境下的测试、评价和预防等方面的内容进行叙述[2]。

1.抛负载产生的原因

传统汽车大多采用带硅整流器的三相同步交流发电机，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，由于发电机内部的定子绕组和励磁绕组受电磁感应的影响[3]，在发电机电枢绕组上产生正向瞬变过电压，这种现象叫做发电机抛负载，产生的正向瞬变脉冲称为抛负载脉冲。

2.抛负载的危害

汽车出现抛负载现象时，几乎所有直接与蓄电池相连的电子电器都要承受抛负载电压的冲击，若正向脉冲的峰值过大，很可能造成电器设备尤其是电子设备的损坏，严重时直接影响汽车安全[4]；同时抛负载现象严重影响发电机的寿命，容易击穿发电机整流器的关键器件，影响汽车供电系统的稳定性。

车辆的行驶环境比较恶劣，车辆保养及维护不及时，在发电机运转时容易出现蓄电池端子松动或脱落既产生抛负载现象；抛负载会对整车电源网络造成瞬态脉冲干扰，必须对发电机产生的抛负载瞬态脉冲进行限制，以保障电源网络的稳定性；同时又要求关键电子器件具备一定的抗抛负载电压脉冲的能力。

因此在车辆的研发阶段，主机厂应在实车环境下，制造极端工况或条件，验证发电机在出现抛负载现象时产生的瞬态脉冲是否符合相关标准，验证关键电子器件对抛负载脉冲的抵抗能力是否满足要求。

3.抛负载测试

在实车状态下，模拟发电机抛负载现象，主要测试情况分为以下两种：

a在发电机不同运转状态下，断开蓄电池（要求蓄电池的SOC小于50%）

b去掉蓄电池，在发电机不同运转状态下，断开大功率的用电负载

如图1所示，为某款车型，在发动机转速为2000时，断开蓄电池（SOC为30%）时产生的抛负载脉冲波形。

4.抛负载测试评价

实车环境下的抛负载测试，目前国家无明确的标准规定，在实际测试中，可参照相关的标准（如ISO 16750-2、ISO 7637-2）和整车厂的具体EMC试验标准，具体评价参数及参考波形可参照图2所示。

表1 抛负载波形参数值（12V系统）

汽车发电机对产生的抛负载脉冲分为带抑制功能和不带抑制功能，如图2所示，测试时可根据发电机的种类对比不同的参考波形进行测试脉冲的评价；参考波形的具体参数值（表（1）需参考与零部件相关的EMC测试脉冲参数或与相关的供应商共同协商制定。

除对具体的测试波形进行评价外，在每次的测试完成后，需对整车的功能进行检查，以验证关键电子器件的实车抗脉冲冲击能力，若抗冲击能力低，将会导致电子元件被击穿或被烧毁，直接影响整车的功能。

图1 抛负载测试脉冲

图2 抛负载测试参考波形

5.总结

在整车环境下，对在车辆实际使用过程中，容易出现的一些极端状态，应进行必要的试验验证，以保障车辆在使用过程的安全性；特别是对于整车厂而言，在车辆的研发阶段，必须进行整车抛负载试验，验证发电机的性能在实车环境下是否满足性能指标，验证电器件的抗干扰能力是否满足要求。

同时整车厂的设计人员可以从以下几个方面采取措施，达到在车辆使用过程中减少抛负载现象的产生或在出现抛负载情况时，减少对整车的危害，有助于汽车的稳定性及整体性能的提升。

（1）提高发电机性能：改进交流发电机整流电路的设计后提升整流电路元器件的稳定性，使抛负载脉冲波形的波峰得到有效的抑制。

（2）蓄电池正、负极柱牢固性：使用新型端子或对端子进行防松设计，避免蓄电池极柱脱落情况的出现。

（3）提升电子器件的抗扰能力：增加或提高零部件抛负载电压脉冲的测试等级，应对越来越复杂的实车环境。

[1]赵志刚.车用发电机抛负载的保护设计[J].汽车电器.2013.10.5-6

[2]孙正明.汽车抛负载瞬态传导抗扰性试验和分析.电子质量.2010年10月期

[3]姚亚夫.汽车抛负载电压的理论与试验研究[J].汽车工程 2002.24(5).451-454

[4]邓海英.发电机输出电压与激励电流瞬态分析[J].中南林学院学报.2004.21(1).67-69