整车电气性能的测试和提升

整车电气性能的测试和提升黄群秀【摘要】本文列举了验证整车电气系统性能需要做的测试项目，阐述了各测试项目的测试方法.通过测试结果，分析测试中性能偏差项的原因，得出整改的必要性和整改方案，最终保证和提升了整车电气性能的可靠性.【期刊名称】《汽车科技》【年(卷)，期】2016(000)003【总页数】9页(P73-81)【关键词】整车电气;电气性能;性能测试;性能提升【作者】黄群秀【作者单位】上汽通用五菱汽车股份有限公司，柳州545007【正文语种】中文【中图分类】U462.3随着人们对汽车可靠性和舒适性要求越来越高，汽车的电气系统越来越复杂。为了更好地验证电路系统设计方案,需要进行整车静态功能测试，来验证各个电气系统的设计是否符合前期制定的设计目标。在进行整车电气性能测试之前，电气问题只能在一些车辆路试验证、常规电气功能检查中发现，更全面完整的问题和更深层次潜在失效模式无法发现。整车电气性能测试系统地从电气系统的电源分配、接地电流、接地悬浮、线束温度场、车辆启动性能、整车线束回路短路和过流状态、车辆感性负责工作状态、抛负载工作状态这九个完整涵盖电气系统特性的方面进行测试，除了测试电器正常工作时电气系统的工作状态，同时在各恶劣情况的失效模式下进行测试，更全面完整更深入地保证电气性能的可靠性。本文详述九项整车电气性能测试中的三项：整车电源分配测试、整车接地电流测试、整车接地悬浮测试。整车电气性能测试通过测试设备模拟各开关输入，记录在正常工况或各失效模式下所有电器的工作参数或其它参考指标。从这些参数和指标，分析整车电气系统的可靠性，找出测试偏差事件，并分析偏差事件的原因、整改的必要性及整改措施。2.1整车电源分配测试测试目的：该测试是验证整车充电/供电系统是否合理。测试方法：安装测试设备，整车点火状态切换到IGN-ON/怠速，在负载单独工作或整车负载一起工作两种情况下，待负载工作稳定后，采集并记录每个用电器的工作电压和电流。图1是全负载测试示意，图2是单负载测试示意。评价标准见表1,需要满足所列八项要求。以上评价标准中的1~4可以直接在测试中得到结论，6~8需要通过测试数据计算得出结果，其中汽车导线截面积与电流对应关系参照《BOSCH汽车电气与电子手册》，列于表2:拿某一车型的测试结果为例说明，表3为该车型整车电源分配测试出现偏差事件的记录，包括保险等级、负载描述、线径、线号、电压模式、峰值电流、平均电流、性能偏差等八项：从测试结果可以看出存在第5和第7偏差项，对照表1可知，该车型存在保险丝额定电流与负载电流不匹配事件及线束导线截面积与保险额定电流不匹配事件。图3为序号6偏差事件暖风机导线截面规格与电流不匹配的原始数据，分别为在14.5V和13.5V夕卜接电源电压下，点火开关打到ON档，暖风机从一档开至四档，然后四档到一档，然后猛开至四档的电压电流曲线，横坐标为时间轴，左边纵坐标为保险处电流，右边纵坐标为保险处电压。根据测试结果分析计算，得出测试性能偏差矩阵（见表4）,同时结合实际情况，分析偏差事件的原因，得出是否需要整改以及整改措施。经过测试分析及整改后，该车型整车电源分配系统存在的问题得到解决，整车电气性能中的电源分配项安全、合理，满足各项要求。2.2整车接地电流测试测试目的：该测试是验证整车接地线是否能够承受用电器的电流冲击及长时间带载;同时验证当某一接地点失效时，是否对其它用电器形成冲击损坏。测试方法：安装测试设备，在点火开关OFF档状态下，记录蓄电池电压电流。然后整车点火状态切换到IGN-ON/怠速，打开整车负载，待负载工作稳定后，采集并记录各个接地点的电流。断开某一个接地点，记录各个接地点电流变化，如果某个接地点电流增大，对该接地点下的每根地线分别进行接地点失效前后测试。关闭所有负载，记录蓄电池电压电流。重复以上，直到完成所有接地点的测试。评价标准：（1）整车接地电流评价标准参考表2汽车导线截面积与电流对应关系表判断；（2）某一接地点失效时整车接地电流评价标准：a、当某一接地点失效时，其他接地点所属接地线通过电流不应高于线径允许的设计值b、当某一接地点失效时，与该接地点无关的负载应能正常工作；（3）某一接地点失效时，整车休眠与唤醒时间、整车静态电流不应受到影响。拿某一车型的测试结果为例说明，表5为接地失效时其余接地点电流变化记录。从表5可以看出，各接地点线径与电流匹配；某一路接地失效时，存在某些接地电流增大的情况，但增加的电流不会导致接地线电流超过导线额定安全电流的情况。测试结果中评价标准（1）及评价标准（2）中的a项OK。表6为该车型整车接地电流测试出现偏差事件某一部分的记录，左两列为各个接地点及对应的电器功能描述，第一行为各个接地点名称，从第三列开始为各接地点整车或某一接地点失效时各个用电器的工作状态，正常工作则打寸，不工作则打X,出现异常现象则描述清楚现象。从表格中的测试结果可以看出左前接地失效和仪表左接地失效时出现偏差项，其他接地失效时未发生整车功能紊乱现象。左前接地失效后，开启大灯后前雨刮刮刷，关闭大灯和后前雨刮刮刷3次后停止，是由于左前接地失效后，开启大灯时，会有高电平信号通过前雨刮电机给到BCM，导致前雨刮刮刷。仪表左接地失效后，打开前洗涤时尾门锁打开，是由于BCM接地位于仪表左接地，仪表左接地失效后导致BCM控制出线紊乱，该问题影响到车辆正常行驶中的安全性，需要正分析执行整改措施。图4为仪表左接地失效后各接地点电流曲线记录。各接地失效时，整车休眠时间和整车静态电流测试结果如表7。由表7可以看出，仪表左接地失效时，整车休眠时间变长，640s才休眠；其他接地点失效时，整车休眠时间和整车静态电流未受太大影响，在可接受范围内。从各测试结果可知，仪表左接地失效不满足测试标准(2)中的b和测试标准(3)。整改措施为在仪表左接地和仪表右接地中增加一根电线连接起来，实现复式接地，避免当仪表左接地失效后出线的影响车辆行驶安全的问题。图5上方为仪表左接地失效后经过增加的复式接地线的电流曲线，图5下方为仪表右接地失效后经过增加的复式接地线的电流曲线，从曲线图可知，复式接地线最大电流11.6A，满足导线额定安全电流。经过测试，整改措施有效解决偏差事件，且不影响整车正常功能，满足整车接地电流测试。图6为整改措施实施后，仪表左接地和仪表右接地失效后，整车静态电流曲线和整车休眠时经过测试分析及整改后，该车型整车接地电流系统存在的问题得到解决，整车电气性能中的接地电流分配项安全、合理，满足各项要求。2.3整车接地悬浮测试测试目的：悬浮电压的存在可能造成用电器工作电压低于额定电压。若悬浮电压较大，将导致用电器无法正常工作，如车辆近光灯过暗、雨刮电机无法工作等，这些问题使得车辆处于非安全行驶状态，易发生安全事故。通过接地悬浮测试，能够获得各个接地点与蓄电池负极之间的电压降参数，判断整车接地设计是否合理。测试方法：安装测试设备，整车接地正常时，在整车电源模式IGN-ON(Engine-OFF)状态下，记录IG1、ACC、IG2的电压，逐一打开负载，等待10s以上，然后逐个关闭负载，记录最大电压值。然后在整车电源模式IGN-ON(Engine-OFF)状态下，依次断开各个接地点，记录IG1、ACC、IG2的电压，逐一打开负载，等待10s以上，然后逐个关闭负载，记录最大电压值。图7为整车接地悬浮测试电路简图。评价标准：(1)整车接地正常在IGON，Engine-OFF和IGON，Engine-On工况下各接地点悬浮电压的连续偏移量(>500ms)均低于+1V;(2)某一接地点失效时，其余各接地点悬浮电压的连续偏移量(>500ms)均低于+1V:(3)各接地点失效时，整车IG1、ACC、IG2的电压无异常。拿某一车型的测试结果为例说明。针对三个评价标准，分三个方面对测试记录结果进行分析。第一方面：表8为整车接地正常时接地点悬浮电压测试记录。测试结果满足测试标准(1)。第二方面：表9为整车某一接地失效时其余各接地点悬浮电压测试记录。测试结果满足测试标准(2)。第三方面：表格10为整车某一接地失效时整车IG1、ACC、IG2的电压测试记录。测试结果不满足测试标准(3)。从测试结果可知，当G113接地失效时，整车IG1、ACC、IG2的电压出现异常，导致车辆无法经过分析得出结论，右侧窗电机和PEPS都在G113搭铁。G113断开后，操作车窗，PEPS的地变为高电压，导致PEPS不能正常工作，不能控制IG1、ACC、IG2的继电器保持吸合，导致整车IG1、ACC、IG2掉电。解决措施为，把电机等大功率负载和控制器分开搭铁，即把PEPS接地点由G113A调整到G113B。措施经过验证有效，解决了整车接地悬浮测试中发现的重大问题。本文详细阐述了整车电源分配测试、整车接地电流测试、整车接地悬浮测试的测试方法及评价标准。从测试结果分析整车电气系统的可靠性，找出测试偏差事件，并分析偏差事件的原因、整改的必要性及整改措施，解决了车辆使用各项显性或隐性的电气安全问题，提高了整车电气性能的可靠性，保证了车辆运行的安全性和舒适性。【相关文献】[1]王善超.汽车搭铁技术[J].装备制造技术,2014(4):112-114.[2]TrevorO.Jones,"AutomotiveelectronicsI:smallerandbetter”,IEEESpectrum,Nov.1977,pp.34-35.王胜利.汽车电路电源分配设计[J].汽车电器,2013(11):1-7.ISO7637-2道路车辆-由传导和耦合弓I起的电磁骚扰：第2部分[S].张明森.车的电量平衡计算[J].汽车电器,2010(10):11-15.专家推荐张凡武：现代汽车电气系