汽车低压电源不发电情况下的驾车体验测试

2022-07-28胡文权王冲

汽车电器 2022年7期

胡文权，王冲

（吉利汽车研究院（宁波）有限公司，浙江宁波 315336）

车辆的低压电源主要包含DC-DC或发电机，其供电关系如图1所示。

图1 低压电源供电关系

1）蓄电池在车辆起动前、起动瞬间给低压用电器供电。

2）车辆起动后，低压电源同时给用电器供电并给蓄电池充电。

3）在某些高负载工况下，由于低压电源供电量受限，蓄电池辅助低压电源给整车用电器供电。

4）低压电源停止输出后，由蓄电池支撑电器负载工作至电器系统出现欠压保护。

1 汽车低压电源

1.1 传统发电机

发电机是普通燃油车起动后的供电电源，其任务是对除起动机以外的所有用电器供电，并向蓄电池充电。发电机不发电导致的后果：电器件出现低压保护不工作导致车辆抛锚；车辆因蓄电池电量低而无法起动。除了车辆耐久老化外，使用维护不当也会造成发电机故障；发电机故障的原因主要有以下几方面。

1）电机本体故障：碳刷磨损；线圈短路烧蚀或断路；调节器故障；超输出功率保护。

2）输入输出线路故障：励磁电路故障；信号线插件脱落或断裂；输出线断路或短路。

3）传动装置故障：皮带磨损松动或断裂；碰撞导致的支架或轴承断裂；维修或更换时未调整好支架位置。

4）过热故障：风道被积尘堵塞，通风不良，造成发电机散热困难；轴承磨损局部过热；铁芯绕组绝缘损坏产生涡流效应；车辆冷却系统故障。

1.2 新能源汽车DC-DC

DC-DC可将动力电池组的高电压直流电转换为恒定的低电压直流电，既给全车低压电器供电，又给辅助蓄电池充电。新能源汽车有高压互锁保护设计，若DC-DC故障发生在高压输入侧，则整车会出现无法起动上电或动力丢失；若故障发生在低压侧且未出现短路现象，则相当于DC-DC低压端无输出，车辆会出现不充电报警，整车电源管理系统会启用低电压模式以节省电量，低压电器的工作由低压蓄电池或超级电容供给来支撑。

2 测试目标

为了良好的客户体验，需要对车辆的部分重要系统进行冗余设计。本测试的目标包含以下方面。

1）评价从低压电源输出失效开始，直至驾驶员发现整车必要的功能受到影响时所行使的距离和时间是否符合设计要求。

2）对打火起动或拖车救援难易程度进行评估。

3）对电器系统功能表现进行分析，确保客户遇到类似情况时，能够正常应变处理（符合正常的心理感知预期和处理事件方式）。

4）与虚拟仿真结果、静态测试结果对比，验证电源管理策略、低压保护、功能安全策略是否达成。

5）评估车辆在不同驾驶模式设置（动力/电动/混动/制动能量回收级别/启停开关）下低压电器耗电量对行驶里程和驾驶体验的影响。

3 测试准备

3.1 车辆预期功能确认

1）各控制器与执行器的工作电压范围确认：转向助力、制动系统、换挡系统、散热系统、灯光信号、SOS系统、车门控制、雨刮洗涤系统等。

2）电气系统设计功能逻辑确认：何种电压下应该出现何种信号提示、提示顺序、失效后重启条件、功能安全逻辑等。

3）低压电源断开顺序确认：分别尝试先断低压电源后起动车辆或先起动车辆后断开低压电源。

3.2 技术要求确认

测试过程中，电气系统以及功能无永久损坏，在组件规定的工作电压范围内的应满足状态Ⅰ，在组件规定的工作电压范围外的应满足状态Ⅲ；行驶里程应满足预期目标；报警信息应满足设计规范，无未定义的故障码产生；电源模式和电器功能应满足功能安全设计要求。

车辆功能状态分类定义如下。

状态Ⅰ：试验中和试验后，电器及系统所有功能满足设计要求。

状态Ⅱ：试验中电器及系统所有功能满足设计要求，但允许有一个或多个超出允许偏差；试验后所有功能应自动恢复到规定限值。存储功能应符合状态Ⅰ。

状态Ⅲ：试验中电器及系统一个或多个功能不满足设计要求，但试验后所有功能应自动恢复到正常运行。

状态Ⅳ：试验中电器及系统一个或多个功能不满足设计要求，且试验后不能自动恢复到正常运行，需要对电器及系统通过简单地重新激活，才能自动恢复到正常操作状态。

状态Ⅴ：试验中电器及系统一个或多个功能不满足设计要求，且试验后不能自动恢复到正常运行，需要对电器及系统进行修理或更换，才能恢复其正常操作。

测试布点、监控信号、气候、车速、驾驶循环时间、检查项目、结束条件、电器负载开启种类、低压电源断开路数和顺序等条件以具体法规、标准或特定要求而定，本文涉及的以上参数仅供参考。

3.3 测试车辆准备

确认车辆部件安装完整，读取软硬件信息；进入怠速或行驶模式，检查车辆功能；车辆熄火下电。试验车搭载与原车同型号的新蓄电池，试验前将蓄电池充满。

3.4 测试布点

对车辆蓄电池、低压电源、电源分配盒、转向机、鼓风机、散热风扇、灯光、雨刮、关键控制器等点位的电压电流进行传感器布置，并调试好数采设备应用界面。

用总线数据采集仪器接至车辆ETC接口，导入指定车型解析文件，配置信号（发动机转速、车速、冷却液温度、电池SOC、电池电压、电池温度、车辆电源模式、ABS状态、EPB状态等）显示界面，作为仪表熄灭后车辆状态的信息备份。将单个或多个摄像机架设在能够摄录到车辆仪表、中控大屏、换挡手柄、前风挡、方向盘等图像的位置，并插上摄像机外接电源。

4 测试步骤

4.1 进场和热车

1）将车辆驶入场地发车等待区域，读取并清除故障码，若故障码无法清除，应做好记录，作为后续评估的参考。

2）开启设备进行电压电流、网络信号、温度等数据采集，并开启录像机进行事件记录。同时用满电蓄电池替换掉原车蓄电池。

3）车辆起动上电后，开启近光灯、雨刮低速、空调设定22℃，关闭座椅加热、后除霜，断开低压电源输出（做好绝缘防护和物理固定），进行秒表零点计时，车辆原地怠速5min。

4.2 驾驶循环

驾驶车辆起步至指定路线，并以（50±5）km/h的速度行驶5min，然后减速靠边停车，进行功能检查：助力转向、灯光信号、雨刮洗涤、空调、电子驻车、门锁及玻璃升降等。缓慢加速至（50±5）km/h，驶入测试路线内。重复上面的步骤，直至驾驶员主观觉察到车辆报警信息。由测试人员根据车辆基本性能（转向、制动、冷却、视野、加速、换挡等）受影响的程度决定是否继续行驶。无法继续加速行驶后，车辆靠边开启危险报警灯，在车辆后方约150m位置设立带灯光闪烁的三角警示牌；若车辆未自动熄火下电，尝试按键下电。待车辆下电后，停止记录数据，并尝试读取故障码。

4.3 车辆恢复及应急功能检查

恢复整车状态后（恢复发电机或DC-DC低压输出端连接后，尝试跨接12V或24V外接电源起动），进行车辆功能检查。若车辆无法起动或起动后无法行驶（P挡无法解除、EPB无法释放、转向无助力等），挂回P挡，读取故障码。

在清除故障码后，再次尝试起动或者行驶。若依然失败，车辆下电后，断开蓄电池和高压开关插件1min以上，然后尝试起动行车；若依然无法行车，尝试车辆上电后可否挂空挡和释放驻车制动，做道路救援的拖车准备。部分车型有拖车模式的，要检查是否能进行拖车模式。检查SOS或道路救援功能是否有效，将车辆下电以节省电量。