低压电气系统性能要求及试验方法标准化研究

2023-10-25杨国樑谭金超丰彦冬

汽车电器 2023年10期

杨国樑，苗鑫，谭金超，丰彦冬

（中汽研（天津）汽车工程研究院有限公司，天津 300300）

随着科学的发展和进步，以及国内外政策的引导和要求，汽车正在向电动化、智能化、网联化的方向发展。汽车电子的成本占比逐渐提高，电气系统引起故障的比率也逐渐增加。

新能源汽车中电子成本占比高于传统车型，新能源汽车渗透率快速提升是汽车电子市场增长的强劲动力。根据盖世汽车数据统计，纯电动车型、混合动力车型汽车电子成本占比分别为65%、47%，远高于中高档燃油车型、紧凑车型的28%、15%。

欧盟将在2035年起通过禁止生产新的燃油车以加快汽车电气化转型。欧洲和亚洲的部分国家、欧洲和北美洲及中国的部分城市在交通运输业，相继以法规或计划形式宣布在2025～2040年间停售燃油车。智能网联汽车对电气系统可靠性提出更高要求。当前中国自动驾驶已进入落地关键期，技术已并跑乃至领跑全球，但中国高等级自动驾驶汽车发展仍面临制约，挑战包括如何提高电气系统可靠性，确保人身及车辆安全。

1 低压电气系统常见性能问题分析

整车电气系统的性能缺陷将引起诸多问题。低压方面常见的问题有车辆亏电、低温无法启动等，此类直接影响用户体验，售后反馈问题较为集中。更为严重的是，如果线束、负载、熔断器匹配不合理，将直接导致线束烧损，进而烧车，严重危害行车安全。针对以上问题产生的原因，本文进行详细的分析并提供系列的试验方案。高压负载线束及熔断器初步选型见表1。

表1 高压负载线束及熔断器初步选型

2 低压电性能试验标准化必要性说明

2.1 国内外标准调研

国内外的车企针对低压电气系统均有明确的性能要求及试验方法，虽然试验方法的差异比较大，但其中暴露的电性能问题却大同小异，因此，各车企期待出台相应标准以统一行业共识，指导电性能的开发和验证。目前现有的标准，无法系统验证整车电气系统的性能。如：GB/T 28046.2[1]关注零部件级的电性能试验；GB/T 21437.2关注沿电源线的电瞬态干扰试验方法；GB/T 31465关注熔断器试验方法；GB/T 12535关注汽车启动性能试验方法。

以上标准大部分只针对零部件层级或整车级的某一方面性能，无法全面系统地反映整车低压电气系统的性能，故《道路车辆低压电气系统性能要求及试验方法》标准亟待发布。

2.2 标准适用性及收益

为适应发展的需要，乘用车、商用车、非道路车辆等不同类型的车辆均需定义低压电气系统的性能要求及试验方法。其中，乘用车包括燃油车、纯电动汽车、混动汽车以及燃料电池汽车；商用车包括小型客车、轻卡、重卡等类型；工程机械等非道路车辆可参照执行。整车电气系统虽与法规非强相关，但已成为汽车电子电器开发的关键环节。可靠的电性能试验方法及评价标准将有助于车企大幅度的提高性能水平。电气系统性能具体包括功能性、匹配性、经济性和安全性。

1）功能性：部件的性能水平不应影响其功能的实现。

2）匹配性：不同部件之间需考虑选型匹配性。

3）经济性：在实现电气功能的基础上，考虑部件选型对成本优化的影响。

4）安全性：避免选型不当导致的安全风险、极端工况或异常工况下的安全风险。

3 低压电性能试验标准内容简述

3.1 标准拟解决的问题

低压电性能试验标准需适用于道路车辆12V和24V低压电气系统的性能要求及试验方法。拟解决瞬态干扰及抗扰特性、电平衡及休眠特性、线束匹配特性以及搭铁设计的合理性等方面的问题。各性能要求的测试项阐述如下。

1）瞬态干扰及抗扰特性的测试项。①感性负载关断试验：检验感性负载关断瞬间产生的电压脉冲对车辆电源、功能的影响；②抛负载干扰试验：模拟不同蓄电池SOC及发动机转速，检验车辆发生抛负载时对电源、网络及功能的影响；③车辆电压跳变试验：模拟车辆环境下各种典型的电压变化（电压不稳定、过高或过低），对车辆功能的影响；④启动性能试验：验证启动性能。

2）电平衡及休眠特性的测试项。①电平衡试验[2]：针对车辆的供耗电系统开展电平衡试验，用以获取蓄电池、发电机或DC/DC、电器负载之间电能产生与消耗的关系，评估电源系统选型的合理性；②静态电流试验：获取车辆及各控制器的静态电流大小，检查是否存在不必要的漏电流现象，评估车辆是否满足运输时间要求和长时间放置后的启动要求。

3）线束匹配特性的测试项。①单负载及电源分配试验：验证负载、熔断器、导线匹配及评估回路压降；②短路及过电流试验：验证负载、熔断器、导线匹配。

4）搭铁设计合理性的测试项。①搭铁电流分布及悬浮电压试验：评估搭铁线径选取的合理性，评估搭铁偏移电压的偏移；②搭铁失效试验：评估搭铁失效时负载的工作状态。