汽车车型基于沿电源线瞬态干扰试验的研究

【摘 要】文章围绕一款车型基于沿电源线的瞬态干扰试验展开深入探讨。从设计原则、试验方法、评价准则、功能检查及试验结论等多方面进行一体化论述，全面验证该车型整车电气零部件的抗干扰能力，为同类车型电子控制系统设计提供宝贵参考与借鉴。

【关键词】瞬态干扰试验;设计原则;试验方法;评价标准;功能检查

中图分类号：U463.6 文献标识码：A 文章编号：1003-8639（ 2024 ）11-0090-03

Research on Transient Interference Test Based on Power Line of Automobile Models

【Abstract】This paper focuses on the transient interference test of a vehicle model based on the power line. From the design principles，test methods，evaluation criteria，function inspection and test conclusions，the anti-interference ability of the electric parts of the vehicle is fully verified，which provides valuable reference for the design of the electronic control system of similar vehicles.

【Key words】transient interference test;design principles;test method;evaluation criteria;functional check

随着汽车电子及智能化水平的不断提升，车辆电子控制系统的复杂性和集成度日益增加，其对抗扰环境的敏感度也随之提高。沿电源线的瞬态干扰源在车辆运行中比较常见且难以完全避免，对车辆电子控制系统的稳定运行构成了严重威胁，可能导致信号失真、系统误动作甚至故障，进而影响行车安全[1]。因此，沿电源线的瞬态干扰试验验证显得尤为重要。

1 试验背景

车辆行驶时，人们会开启雨刮、洗涤、喇叭、座椅调节等电子感性负载。这些负载在工作进程中会产生电磁能量，电磁能量会顺着电源线传输至其他电气设备或系统，进而造成干扰。本文主要针对感性负载开启与断开以及发电机/DCDC工作时蓄电池线脱落的情况进行模拟，对电源线上引起的抛负载脉冲进行测试验证，简称为沿电源线的瞬态干扰试验。

2 设计原则

感性负载关断过程中的电压波动应满足GB/T 21437.2中B.3.7瞬态波形分类表中IV级要求。感性负载产生的瞬态干扰试验参考波形见图1。依据ISO 7637-2或GB/T 21437.2中的脉冲波形作为参考。其中，幅值电压Us、持续时间td作为瞬态脉冲电压的主要评价参数，感性负载关断过程中，其电压波动应在标准波形规定的范围内。

表1为12V汽车电气系统电压脉冲最大幅值分级表（源自于GB/T 21437.2中B.3.7的表B.2），按照表中IV级进行评价。由表1可知，毫秒级别或者更慢的脉冲，其峰值电压超过+75V以及负向峰值电压超过-100V为高风险工况，应予以抑制;微秒级别到纳秒级别的脉冲，其峰值电压超过+100V以及负向峰值电压超过-150V为高风险工况，应予以抑制。

根据实车电气原理图全面分析会产生瞬态干扰的感性负载（包括电磁阀、继电器和电机），开展感性负载试验，在实车条件下制造工况，获取这些感性负载产生的瞬态脉冲大小及评估带来的风险。

抛负载过程中的冲击电压的幅值及脉冲持续时间应不超过GB/T 28046.2中4.6.4.2推荐的参数限值，参考GB/T 28046.2的4.6.4.2节中标准Test A及Test B波形（图2），该标准分别适用于传统车具有发电机抑制电路及无发电机抑制电路的车型。对于带抑制电路的发电机，其浪涌脉冲曲线变化应满足图2及表2中的要求[2]。

其中，抑制后的幅值电压Us*及持续时间td作为抛负载时脉冲电压的评判依据，电动车抛负载过程中，DCDC可参考该标准进行数据评价。

3 试验方法

试验车辆感性负载测试因电压脉冲周期一般为微秒级或毫秒级，所以测试设备应采用示波器，电流采集设备采样率应不低于1kHz。监控点位布线原理如图3所示。在感性负载电器元件进行开关操作时所得到的正向慢脉冲Us2即为a点电压减去c点电压，负向慢脉冲Us1即为b点电压减去c点电压，c点电压为发电机/DCDC电压。

抛负载测试电路示意如图4所示。通过数采对发电机/DCDC输出电压进行监测，记录抛负载过程中发电机/DCDC输出电压变化。具体测试步骤如下所述。

1）将连接蓄电池负极端的线束作为数采的公共地，将发电机/DCDC输出端、控制器供电端连接到数采相应的测试通道。

2）闭合断路器1和断路器2，车辆进入Driving/Ready模式。

3）尽可能多地关闭电器负载（用户可接触到的负载）。

4）如果测试车辆低压供电为发电机输出，则使发动机在4000±200r/min（若测试车辆不能达到4000r/min，则以实际能达到的最大转速为准），调节负载箱，使发电机的百分百电流输出;如果测试车辆低压供电为DCDC输出，则直接调节负载箱，使DCDC的百分百电流输出即可。

5）打开断路器2，捕捉和保存抛负载的瞬态波形，检查整车所有电气功能，记录电气系统功能的变化情况，读取整车故障信息并清除故障信息。

6）关闭驾驶模式。

7）重复以上步骤，打开尽可能多的负载（用户可接触的用电器）。

4 评价标准

感性负载试验后车辆各部件功能状态应符合GB/T 28046.1定义的A级，即试验中和试验后装置、系统所有功能满足设计要求。

抛负载试验后，车辆各部件功能状态应至少达到GB/T 28046.1定义的C级，即试验中装置、系统一个或多个功能不满足设计要求，但试验后所有功能能自动恢复到正常运行，网络不应出现错误帧或错误帧不应对车辆功能造成影响，且不应产生非预期的诊断故障代码。

5 测试实例

实车感性负载测试点位包括但不限于以下点位：座椅电机、后视镜、隐藏门把手、玻璃升降电机、门锁、天窗及遮阳帘电机、安全带预紧电机、充电口盖电机、冷却风扇、雨刮电机、洗涤电机、水泵、EPB卡钳电机等。

以某款车型为测试实例，其个别感性负载脉冲电压测试数据如图5、图6及表3所示。其中，1通道为a点电压，2通道为b点电压，4通道为发电机/DCDC电压。图5的脉冲持续时间td为156μs，其脉冲时间等级为微秒级，图6脉冲持续时间td为70.8ms，其脉冲时间等级为毫秒级。

表3的测试结果符合标准要求。

实车抛负载测试点位包括但不限于以下点位：DCDC/发电机、EJB熔断丝盒、CJB熔断丝盒、RJB熔断丝盒（若有）、多媒体屏、仪表、BCM控制器、CEM控制器等。以某款车型为测试实例，其个别抛负载（开负载）脉冲电压、电流测试数据如图7、图8及表4所示。

图6的示波器3通道为发电机电压脉冲，4通道为EJB熔断丝盒电压脉冲，其结果符合表2中所提到的极限值要求，且抛蓄电池及负载箱后EJB熔断丝盒的电流无明显变化，其测试结果符合标准要求。

感性负载及抛负载试验完成后，应对车辆进行整车的全部功能点检并记录，感性负载试验后车辆各部件功能状态符合GB/T 28046.1定义的A级;抛负载试验后车辆各部件功能状态满足GB/T 28046.1定义的C级，网络无错误帧且未产生非预期的诊断故障代码。

6 测试零部件优化

为避免车辆出现沿电源线瞬态干扰带来问题，可对车辆控制器、感性负载类零部件进行前端的优化验证。如表5及图9所示，采用菊水电源Wavy for PBZ（E）软件参考图2波形进行抛负载波形编辑并输入设备[3]，将电压波形输入到整车零部件上进行零部件前端试验模拟验证。感性负载波形验证依旧可参考此类方法进行整车零部件验证。

7 结束语

本文围绕某款车型，就沿电源线的瞬态干扰试验研究展开了系统性的探索。依据国家标准，对感性负载试验以及抛负载试验进行实车验证。经由本次研究，深度挖掘了汽车电子设备的可靠性与稳定性问题。此项研究不单单是对汽车电磁兼容性技术的一次关键实践，更为提升汽车整体安全性和性能提供了强劲动力。伴随汽车电子化与智能化程度的持续提升，将不断优化试验方法和技术手段，以适应日益严峻的挑战。

参考文献：

[1] 杨国樑，王子龙，谭金超，等. 整车电气系统设计及性能测试浅析[J]. 汽车电器，2020（8）：48-50.

[2] GB/T 28046.2—2019，道路车辆 电气及电子设备的环境条件和试验 第2部分：电气负荷[S]. 2019.

[3] 丰彦冬，杨国樑，张朋桥，等. 某款车型基于电压跳变试验的测试方法[J]. 汽车电器，2023（3）：74-78.