整车电性能测试综述

1、整车电性能测试综述马奎峰，李东东，赵文锋北京经纬恒润科技有很公司【摘要】木文介绍了整车电性能主要测试项的理论分析与评价方法，结合实际案例对蔡车电性能测试方法的实施进行了阐述。1概述随着人们对舒适性、安全性和经济性要求的提高，越来越多的电子电气设备或系统被集 成于整车内。在整车的设计开发过程中，由丁电器部件往往来自多家供应商，而各供应商在 开发能力和执行标准等方面参差不齐，因此整车电子电气系统匹配介理性的测试与验证己成 为整车开发中的毛要一个坏节。在新车型的试制过程中，对整车电子电气系统进行全面和正 确的测试，町以人人减少蔡车在电性能方面隐藏的缺陷，从而提高整车的电气水平。本文对 整车电子电气的

2、主要测试项进行了阐述和分析，并结合实际的测试案例进行了说明。2整车电性能主要测试项整车电子电气的测试主要有电源系统性能测试、控制器电性能测试和电气部件的电性能 测试三个方面：由此衍生出来的测试项主要包括：整车电T：衡测试、启动性能测试、整乍静 态电流测试、抛负我测试、整车接地悬浮测试及感性负载的测试等。21整车电平衡测试电平衡指的是整车中发电机、當电池和用电设备之间电能产生与消耗的相互制约关系。 在新乍型试制阶段发电机和蓄电池的选择多依据经脸公式或由电量平衡计算方法（基于使用 频度系数）入习得出，发电机和希电池的选择以及系统I兀配的合理性均需要通过电平衡测试 进行验证。应当指出电平衡的实车测试

3、只是整车电呈平衡设计过程的一部分，这部分工作位 于计算和选型工作之后。因此，电平衡测试除了验证系统匹配的合理性、指导新车型的开发， 还可为电量平衡计算中使用频度系数的经验值积累经验，从而丰富和改进已有数据库。整车电平衡测试过程中关注的被测参数主要有发电机输出电流、蒂电池充放电电流、发 电机电压、发电机温度、负载工作电流、发动机转速、车速等，其中最为垂要的参数是发电 机输出电流和着电池充放电电流，二者也是整车电平衡的主要评判依据。电平衡测试实施时 要充分考虑车辆町能使用的实际状况，针对不同工况卜的整车电平衡状态进行数据采集和分 析。目前，实车测试中主要考农的测试工况如图2所示。不同工况测试时，所

4、开启的负载也 不同。以某型号亘卡SOknVh电平衡测试为例，测试过程中负载的开启情况如表1所示。在 发动机转速2000!pm匀速行驶状态卜，利用传感器对发电机输出电流和蒂电池允放电电流 进行数据釆集，数据情况如图2所示。数据表明：发电机能够保证整车电气系统的正常用电 （蓄电池仍处于充电状态），且没令达到发电机该转速的额定输出电流的限值。由此町以判 断：整车系统亦发电机的选择上能够满足负载的需求°鉛T况的电平衡测试夭明.该车所选 发电机可以满足整车用电需要，且保有充足的发电余量。图1整车电平衡测试工况表1不同季节下负载选择标准序号电气负载夏季冬季1发动机运转时的负戦（如EMS、1C等）

5、自动开启、关闭訂动开启、关闭2车辆行驶时的负载（如主动悬架、EPS、ABS等）自动开启、关闭白动开启、关闭3位置灯开启开启4前照灯（近光灯）关闭关闭5前照灯（远光灯）开启开启6危睑报警灯关闭关闭7刹车灯关闭（即不踩关闭（即不琛8空调暖风风扇（报大档减一档关闭开启9空调冷却风扇（垠大档）开启关闭10空调风呈100%100%11A/C开关开启关闭12敬热器风扇（低速）自动开启、关闭訂动开启、关闭13后部除霜、加热（如后视镜除霜等）关闭开启14雨刮（低速）开启开启15音响开启（音戢40%）开启（音戢40%）16雾灯关闭开启520.5W510.5S2Z1TR T3dE&,異2B S28 252

6、82? ?52? SK 252T塔£2625.752SS25 25发电机哲出电流：平均27.02A« C 5 M5 V 5 51 8? 5 W 5T.5 W 62 5 « 6T.5 70 T2 577 5 8) 82 $ *5 TO W 5 AS B7 5 10)162 5JCKI0T 51)011? 5)5117 BJOT图2某重k80kiiVli下电平衡测试结果2.2整车静态电流测试整车静态电流是指汽车在正常点火开关OFF （幣车休眠）后仍然消耗电流。汽车产生 静态电流的原因一般有： 某些电气设备为保证数据的记忆功能，需长期供电，如音响及导航单元等： 某些防盗

7、功能的传感器需要长期供电，以实现全天候的监控： 某些需要长期供电的设备，如电子时钟。由于静态电流的存在，汽车在静止放置时裕电池逐渐放电，一段时仙后由于幫电池电量 亏损导致车辆无法正常启动。因此，在整车电气系统的开发过程中应当严格控制整车静态电 流，将其控制在一定的范围内。静态电流的测量主要包插整车挣态电流的测试、分系统控制器静态电流的测试和实车长 期静止的测试。整车静态电流的测量，一方面是为了评估整车电性能，另一方面是为了发现 系纽屮足苗"1伙的静态电流。分系统静态电流的测试主耍是对各种控制器静态电流的测试; 分系统静态电流的测量，一方面是确认各控制器足否满足静电流方面设计要求；另一

8、方而是 在整车出现人的静态电流时，定位问题的位置，提请供应商进行设计修改。当整车静态电流 测试完成后，一般依据经验公式进行或者整车厂的标准进行计算，判断所设计的系统（主要 是蒂电池和漏电流）是否满足车辆长期静置的要求（一般要求静置一个月后可正常启动发动机）。常用的评价标准如卜式所示:?0小时率容量Ahx（x）24h > 30days其中，x是经验系数，一般为3如5血；Id是整车系统的静态电流。静态电流测试通过漏电流传感器（一般量程为100mA即町）或者EBS模块、数据采集 卡或者示波器等即町实现，在实车测试中不难实现。以某款车型为例，该车整车平均静态电4流测试结果为44 9mA.通过经验

9、公式计算（x=50%，电池容呈为45Ah）町知：该样车只能 保证整车正常静止21天内能够町靠启动，超过21天就有不能可靠启动的风险。-0 IP 120 14a 2c n-o y-o 5ceF 84 8图3某车熨整车静态电流测试数据VTdtSI5#2.3抛负载测试发电机在正常工作时，若负載突然减小或完全掉线，会引起发电机输出电流急剧下降, 在发电机电枢绕组上产生正向瞬变过载电压。该电压是一个正向指数脉冲电压，其幅值主要 决定于抛负载程度，通常可达75125Vo ISO-7637-2中的标准试验脉冲5a、5b就是为了模 拟抛负载瞬变。抛负我的主要威胁是对蔡车的电源网络产生瞬态慢脉冲干扰，从而对电源

10、 网络中电子设备产生电压冲击。在对抛负載的测试中尤其应当给予重视的是脉冲电压对各控制单元电源端子的冲击：如 果控制器电源模块设计不介理，往往会造成元器件的击穿，进而导致控制器失效或误动作, 这在车辆行驶过程中应当绝对避免的。因此，为提高车辆的安全性和使用寿命对样车进行抛 负载测试非常必要。实车抛负我测试中所抛卸的负我对象主要是人功率负载，如鶴电池、远光灯、近光灯、 人功率加热设备等。其中，尤其值得重视的是抛蓄电池测试，因为当蓄电池处于亏电状态时 （发电机正对其进行充电），希电池相当于一个大功率的负载。测试工况的设计应当充分考虑发动机转速和抛负載的数最，从而较全面的获悉整车抛负 载特性。所选测点

11、主要是控制器或被测器件的供电端子；当控制器的供电端子数量较多时， 应当首选离断开负載最近的供电端子。利用普通的示波器即可完成抛负载测试，测试时以示波器探头连接被测点，选择介适的 采样率和触发方式即可捕获脉冲电压的波形数据。目前，通常以ISO-7637-2作为抛负载测 试的评价依据。以某皮卡车型的抛舊电池为例，该车进行了抛舊电池和幫电池虚接对整车控制器影响的 测试（发动机1500rpm、蓄电池SOC=50%,开启常用负我），经测试两种测试工况卜控制器 电源端对大脉冲电压约为44V,多次测试过程中整车工作正常，无控制器夫效和误动作，无 故障报警，符合ISO-7637-2的标准。#(a)抛落电池(b

12、)爵电池虚接图4某型号重卡抛盞电池测试2.4启动性能测试在发动机启动瞬间起动机对整车电源网络产生的影响主要有两个：蓄电池的输出电流菲 常人和整车电源网络会出现-个瞬间的压降。两个问题中,启动压降的影响尤为突出,因为 在启动过程中电压的剧烈波动，町以造成电器设备的掉电，肖发电机进入工作后电器设备才 能重新上电，整车中的某些控制器在这个过程中很容易死机或出于失效状态。因此，在新车 型试装完成后必须対系统的启动性能进行测试，从而对陰电池和起动机的选择提供优化依据。整车启动性能的测试主要关注启动对整车电源网络和控制单元的影响，而非仅仅是对起 动机和启动继电器进行性能测试。测试内容主要包括希电池启动电流

13、测试、电源网络启动压 降测试、控制器供电端子电压波动测试和特殊关注信号管脚的测试等。测试的方法与抛负载 测试类似，利用普通的示波器对被测点进行压降捕捉即町；启动电流的测试借助2000A电 流钳和数据采集卡。测试工况的选择主要以低温冷启动为主，因此对测试坏境有一定的要求， 需要在低温试验室中或在冬季户外illfJo以某款商用乍的启动性能测试为例(样乍采用两 165A/12V 电池)，其整车电源网络的启动性能测试结果如图5所示。测试结果表明：启动 瞬间最大启动电流为1210A.整车电源网络最低启动电压为117V,高于主要控制器最低瞬 间电压跌落要求；经多次测试，整午控制器和电子负戟匚作正常，无故障

14、报警。38 022 0X 0a oI3X OI3C0 O1(X0 0TO 8ftX> >应00 洗18 3«2CO 3SX0 HUO话业 iSTCO 5S«X KOd M(D MlOD WOO 36MX)4M)0 .MOO TCQ 务SAXO n(X» 111(0 )?28 jltiW SVCO iTSDO帅a图5某醴号商用车启动性能测试2.5感性负载的测试汽车电气系统存在着人最的感性负载，这些感性负载在开路瞬间，会产生反向瞬变脉冲 电压。这种瞬变脉冲的幅值有时会相当大,不但具有浪涌性质，而且具有丰富的谐波，因此 易引起电子控制单元的逻辑错谋，甚至导致

15、部分敏感器件的损坏。感性负载实车测试的对象 较多，主要的测试对彖有各种继电器、电机类负我和电磁阀等。测试时，首先以整车电气原 理图对所有感性负载进行分析，确定觅点测试对象，对于直接连入电源网络进行供电的感性 负载给予更视：然后，确定测试点，对于与感性负载同属电源网的络控制器供电端子和特殊 信号管脚应当着巫关注。感性负載测试所需的工具较少，普通示波器经调整后即町实现。其 次，测试时应当遵循多次、多工况的测试，以便确定反向电压的影响范国。以某重卡的感性负我测试为例：当空调运转过程中，将点火钥匙由ONTOFF时，压缩 机电磁离合器产生将近lkV的负脉冲，高压脉冲传导到同一电源网络的乍门控制器和车身

16、控制器的IG信号输入端，导致电路入II的瓷片电容烧毁。因高压脉冲存在，在长期的使用 中将控制器的MCU损坏。图6某车型压缩机电磁离介器断开瞬间反向脉冲电压测试2.6接地悬浮测试当出现接地导线电阻率较人、接地点或电池负极出现松动等问题时，控制器、传感器等 电'（部件接地端子的悬浮电压会随之增人。悬浮电压过人将町能导致控制器误动作、传感器 信号失真等故障：为车辆处于行驶状态时，悬浮电压的波动会对车辆的安全性产生严觅威胁。 因此，新车型试制阶段应当对整车控制器接地、搭铁点、各负载地进行接地悬浮测试。控制器接地悬浮测试的目的是验证各种工况卜各控制器接地端子、搭铁点的悬浮电压是 否控制在合理的范

17、闱内，并以此对控制器地线、搭铁点、搭铁线等接地回路的设计与安装进 行排查与优化。接地悬浮电爪值一般应当控制在IV以内。以某车型乍身控制器的测试为例， 测试时用示波器或数据采集卡连接控制器的接地端子，在发动机低、中、高转速三工况下依 次打开车身控制器的相关负载并进行连续采集；负载开启顾序为：室内灯（Os）开危报（10s） -远光（70s处）雨刮低速（100s处）雾灯（170s） 风扇4档（240s） 全关;测试结果如 图7所示"测试结來表明：该车车身控制器的CM3、CM、E01、F09接地端子各工况卜遲人 悬浮电压值为0 14VV1V,符介设计需求：多次测试过程中，整车控制器和电子负载工作正 常，无故障报警。1:Af 卜Cl"KZ31zaIii* Jm3111 (XX?VOilKQE6Vo tnso “-I.iw02040 iO SO 1C6120140 ISO ISO ICC 22J2<O 2M 290 XC