低压电气系统性能要求及试验方法标准化研究.pdf

81StandardCriterion/标准规范汽车电器2 0 2 3年第10 期低压电气系统性能要求及试验方法标准化研究杨国，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【摘要】低压电气系统性能水平直接影响道路车辆的驾乘安全。本文先进行低压电气系统常见性能问题分析，提出相应的试验方案，然后通过对现有国内外标准的调研、标准适用性及收益分析，确立低压电气系统性能要求及试验方法标准立项的必要性，最后对低压电性能试验标准内容进行简述。【关键词】低压电气系统；性能要求；标准；新能源汽车；线束中图分类号：U463.61Research on Standardization of Low-voltage Electrical System Performance Requirements and Test Methods(CATARC(Tianjin)Automotive Engineering Research Institute Co.,Ltd.,Tianjin 300300,China)Abstract The performance level of low-voltage electrical systems directly affects the driving safety of roadvehicles.This paper first analyzes common performance issues in low-voltage electrical systems and proposescorresponding test plans.Through research on existing domestic and international standards,applicability and benefitanalysis,the necessity of establishing low-voltage electrical system performance requirements and testing methodsstandards has been established.Finally,a brief description is given of the content of the low-voltage electricalperformance test standards.Key words low-voltage electrical system;performance requirements;standard;new energy vehicle;harness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6 5%、47%，远高于中高档燃油车型、紧凑车型的2 8%、15%。欧盟将在2 0 35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2 0 2 5 2 0 40 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人落地关键期，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。收稿日期：2 0 2 3-0 5-2 8300300)文献标识码：A文章编号：10 0 3-8 6 39（2 0 2 3）10-0 0 8 1-0 3YANG Guoliang,MIAO Xin,TAN Jinchao,FENG Yandong问题分析原因1：发电机/DCDC选型过小原因2：蓄电池静态电流设计值偏大或蓄电池容量选取偏小车辆静原因3：车辆及各控制器未进人休眠或置一段时寸某些负载存在暗电间出现亏电原因4：电量管理策略缺陷，不同使用场景下车辆耗电增大原因5：休眠管理功能相关的软硬件故障导致的功耗增大熔断丝输人电气参数不准导致熔断器选型过小误熔断原因1：输入电气参数不准导致熔断器烧线或选型过大烧负载原因2：负载、熔断器、线束三者不匹配原因3：搭铁失效导致串电车辆行原因1：存在抛负载现象驶过程中原因2：存在感性负载冲击电压烧负载仪表报原因1：启动干扰所致故障原因2：感性负载冲击电压所致低温无启动系统选型不合理或参数标定有问题法启动表1高压负载线束及熔断器初步选型问题点试验方案车辆电平衡试验静态电流试验单负载试验电源分配试验单负载试验电源分配试验短路试验过电流试验搭铁失效试验抛负载试验感性负载试验启动干扰试验感性负载试验电压跳变试验低温启动试验标准规范/StandardCriterion82AutoelectricpartsNo.10,20232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/T28046.2叫关注零部件级的电性能试验；GB/T21437.2关注沿电源线的电瞬态干扰试验方法；GB/T31465关注熔断器试验方法；GB/T12535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函待发布。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12 V和2 4V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。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；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；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；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。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；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。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；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。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；搭铁失效试验：评估搭铁失效时负载的工作状态。3.2标准主要内容低压电性能试验标准将涵盖技术要求及试验方法两部分内容。技术要求将定义各试验项的定量或定性评价指标；试验方法将详细定义试验条件、测量设备、车辆条件及具体项目的试验步骤及原理。电性能试验原理如图1所示。诊断口RJB网络测试设备及故障诊断仪车身吉关键位置温度发电机或DC/DC(b)电平衡试验电压2蓄电池车辆设备开关程控发电机或电压1电源DCDC蓄电池发电机或电压1DCIDC图1电性能试验原理图CB断路器BFBCJBEJB负负电压2ECU载ECu载ECUL一(a)抛负载干扰试验网络测试设备诊断口电电流流电压12一电流3蓄电池电压2车身其他负载电压4电压3载（载）（载）(c)单负载试验其他负载车辆设备电开关流流234负载负载负载4电压2电流1机械开关(d)搭铁失效试验电压电子蓄电池发电机负载下电流4负载负载负载电压3电流83StandardCriterion/标准规范汽车电器2 0 2 3年第10 期抛负载干扰试验包含了一般工况下及最大负载工况下的抛负载试验。前者模拟蓄电池脱落，后者模拟发电机或DC/DC满载输出状态下抛负载动作，相对严苛，该试验性能要求如下。1）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/T28046-22019中4.6.4.2 的表6 推荐的参数限值。2）电气系统以及功能在试验过程中不应发生永久损坏，车辆各部件功能状态应至少达到GB/T28046.1定义的C级。3）网络不应出现错误帧或错误帧不应对车辆造成影响。4）不应产生未定义的诊断故障代码。电平衡试验性能要求见表2，表中a代表其他特殊工况，可由供需双方协商确定。单负载试验获取车辆电器负载各工况下的真实功耗参数以及回路电压降，该试验性能要求见表3。搭铁失效试验是评估搭铁失效时负载的工作状态。该试验性能要求有：搭铁失效不应影响本搭铁点以外其他负载的功能；若存在潜在通路，潜在通路所在回路电流值不应超过导线的设计值。4结束语低压电气系统性能要求及试验方法的标准立项符合汽车发展趋势，将为车企提供一套完整的低压电气系统性能测试和评价标准，可广泛运用于乘用车、商用车等企业，有助于提高低压电气系统性能水平，提升整车性能水平及安全等级，同时也有利于保障驾驶员、乘客及行人等生命财产安全。参考文献：1】谢天昊，周宁科，张曹卿，等CGB/T28046.22019与GB/T28046.22011标准的差异分析 J.电子产品可靠性与环境试验，2 0 2 1，39（3)：8 1-8 4.2 仲秦，张承淋，毛艺，等.基于某混动车型的整车电平衡测试 J.时代汽车，2 0 2 1(5)：10 1-10 3.表2 电平衡试验性能要求评价准则12V及2 4V系统12V系统典型环境工况4充放蓄电池电平均SOC变化的瞬态电压的瞬态电压电流充电SOC 增城市电流不长量不小的累计时间的累计时间(或郊区）小于0 A于0允许放夏季低于10 V,电低电压不应电，试验池电压低于低于2 0 V,且爬坡后电池10.5V的累计电池电压低及下坡SOC应满时间不应超于2 1V的累足最低启过5s，且不应计时间不应动要求出现助力转超过5s向不足充电SOC 增城市电流不长量不小的累计时间的累计时间(或郊区）小于0 A于0允许放冬季低于10 V,电低电压不应电，试验池电压低于低于2 0 V,且后电池下坡10.5V的累计电池电压低SOC应满时间不应超于2 1V的累足最低启过5s，且不应计时间不应动要求出现助力转超过5s向不足表3单负载试验性能要求参数12V系统/V正极侧压降1.0搭铁侧压降0.5启动相关零部件总回路压降1.024V系统试验过程中试验过程中低于10.5V低于2 1V不应超过5s不应超过5s蓄电池最低电压不应蓄电池最低于10.5V低于2 1V不应超过5s不应超过5s蓄电池最低电压不应蓄电池最24V系统/V2.01.02.0(编辑凌波)since1960汽车电器AUTO ELECTRICPARTS专业论文刊登企业风采展示优质产品发布投稿：广告：0 7 31-8 2 7 98 40 913389266218