客车用半导体式低压配电设备技术条件

交通运输行业标准客车用半导体低压配电设备技术条件(征求意见稿)编制说明标准起草组二零二三年一月I一、工作简况 1二、标准编制原则和确定标准主要内容的依据 2三、主要试验(或验证)的分析、技术经济认证或预期的经济效果 9四、与国际、国外同类标准水平的对比情况 10五、与有关现行法律、法规和其他强制性标准的关系 10六、重大意见分歧的处理结果和依据 10七、标准过渡期的建议 11八、废止现行有关标准的建议 11九、其他应予说明的事项 111一、工作简况(一)任务来源车辆运营过程中低压电气系统安全性不可控和数字化监控手段缺失一直是影响运营安全的重要因素，轻则抛锚，重则发生着火事故。在交通强国建设推动下，新能源和自动驾驶技术迅猛发展对整车电气系统的安全性、数字化提出了更高要求，使基于半导体技术的低压配电在这些新型运载工具得到应用。但是由于缺乏相应技术规范，应用水平良莠不齐，影响行业发展。通过本标准的制订，既能提高营运车辆安全水平，又可以规范车辆信息数字化监测。《客车用半导体式低压配电设备技术条件》交通行业标准制定工作来源于交通运输部交科技函〔2022〕313号《交通运输部关于下达2022年交通运输标准化计划(第一批)的通知》，计划编号为JT2022—23《客车用半导体式低压配电设备技术条件》，该标准为推荐性的交通行业标准，首次制定，技术归口单位为全国汽车标准化技术委员会客车分技术委员会(SAC/TC114/SC22)。(二)主要工作过程项目承担单位郑州森鹏电子技术股份有限公司根据标准制订计划，开展标准制订工作，主要工作过程如下：1.基于2022年承担的《客车用半导体式低压配电设备安全技术条件》标准预研项目，对客车用半导体式低压配电设备功能要求、性能要求及试验方法进行研究，2022年6月立项通过后，组建了标准工作组。2.2022年12月16日，标准编制组召开了标准启动会和第一次标准线上讨论会，在标准草稿的基础上对标准内容进行了研讨。形成的意见和建议，对原标准的结构、内容进行了调整，形成了标准征求意见稿。(三)起草单位本标准负责起草单位：郑州森鹏电子技术股份有限公司、中国公路车辆机械有限公司、厦门金龙联合汽车工业有限公司、宇通客车股份有限公司、比亚2迪汽车工业有限公司、浙江吉利远程新能源商用车集团有限公司、厦门金龙旅行车有限公司、国家汽车质量监督检验中心(襄阳)、石家庄市公共交通集团有限责任公司、天津广通汽车有限公司。(四)主要起草人员及任务分工位1限公司标准整体框架和第1-6章内容的编写23限公司4限公司5678源商用车集团有限公司9团有限责任公司二、标准编制原则和确定标准主要内容的依据(一)编制原则本标准按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》的规则编写。本标准的制定考虑了相关标准、法规间的相互协调，尽量避免同一要素在不同文本中重复规定，对国内已有相关标准规定或可以列入相关标准中的内容，一般不纳入本标准。此标准中规定的技术要求即要有先进性又要有成熟性，还要便于推广。对于不成熟的技术应作为后期的技术研究，待该项技术成熟时适时修订标准。本标准中规定的技术内容应具备一定的引领性同时兼顾行业的技术现状，本标准的技术内容确定要适合我国国情，标准的技术要求应明确，避免模糊的表述，尽可能提出定量的要求，并有相应的检验方法。编制的标准，对于防范3公共汽车类交通工具安全事故具有积极作用。(二)标准的主要内容说明1.标准范围标准范围和适用对象本文件规定了客车用基于半导体技术的低压配电设备的技术要求、性能要求和试验方法。本文件适用于客车用基于半导体技术的低压配电设备，其他车用基于半导体技术的低压配电设备可参照使用。2.规范性引用文件本标准根据内容需要引用的规范性引用文件。3.术语和定义3.1半导体式低压配电设备说明:结合整车电压等级和半导体式低压配电设备具有的特征定义为额定电压等级为12V或24V，采用场效应晶体管或智能驱动芯片等半导体功率器件实现功率输出，同时具备电源分配、电源控制、线路保护、故障诊断、信息采集及通讯、输入输出可编程等功能的配电设备。3.2休眠状态说明：为满足系统功耗要求而设计的一种工作状态，进入休眠状态后，系统功耗将降至最低水平，除非系统被唤醒，否则所有外部接口都将处于禁用状态。3.3潜在通路说明：参考QJ3217—2005《潜在分析方法和程序》定义的“潜在电路”：电子/电气系统中，以电能信号(模拟、数字或开关信号)传播为表征信息的所有潜在状态的总称。参考QJ3217—2005《潜在分析方法和程序》定义的“潜在状态”：系统设计(或修改设计)时无意中引入的一种潜伏状态，在特定的条件下能导致系统产生非期望的功能或抑制所期望的功能。4说明：负载通电的瞬间所产生的非周期性瞬态电流。说明：输出端口最大持续电流。说明：参考GB/T5226.1—2019《机械电气安全机械电气设备第1部分：通用技术条件》定义的“过电流”：超过额定值的电流，结合标称电流的定义，定义本文件过电流为超过标称值的电流。4.标准的主要内容(1)技术要求(见第4章)4.1半导体低压配电设备(以下简称“设备”)的表面应完整,无氧化锈蚀、无变形、无破损、无裂纹、无明显分模线等缺陷。零件的涂镀层应均匀,无明显缺陷。安装尺寸应符合产品图样要求。QCT1036—2016《汽车电源逆变器》中4.2要求，在标准中体现对客车用半导体式低压配电设备产品外观尺寸的通用基本要求，以便行业内统一生产品质基本要求。4.2设备的工作温度范围(Tmin~Tmax)：-40℃~85℃。说明：温度范围为气候环境温度范围，结合我国各地气候条件以及GB/T28046.4—2011中工作温度范围的选取，国内特殊地域和特殊季节达到低温-30℃~40℃，所以低温按照最低温度-40℃。国内高温气候极端温度为49.6℃，考虑在太阳照射后的温室效应影响，同时结合设备安装位置有高温发热源等情况，高温按照最高温度为85℃。4.3设备应具备至少一路通讯接口，通讯接口宜采用CAN，通过此接口可以对设备进行程序升级、通讯控制等。说明：设备应具有通讯功能，采集到的电流、电压和温度信息可以在车辆部件之间进行共享，进一步可以上传远端平台。结合目前客车主流的通讯方式均为CAN，考虑还有LIN等其他少数通讯方式以及未来会采用的其他方式，此处4.4所有电源输出端口应能独立开启和关闭，且开启和关闭可以通过硬线5或通讯报文进行控制。说明：半导体式低压配电设备因其具备半导体可编程可控制的特性，可以做到电源输出端口的开启和关闭互相之间不受影响，这也是半导体式低压配电设备相比传统配电一个比较明显的优势。同时考虑到目前客车行业内车上的输入信号有硬线和通讯报文(如CAN)两种主流方案，故要求设备均可以通过硬线信号或者通讯报文两种方式进行控制。4.5所有电源输出端口应具备独立的过电流保护功能，即任一输出端口发生过电流故障时，仅该输出端口进入保护状态，其他输出端口不受影响。输出端口过流保护阈值和保护时间可通过软件进行设置。说明：传统配电设备(主要部件为保险和继电器)缺失对各个通道过电流保护功能，而随着智能驾驶和数字化交通的发展，要求对车辆上的用电设备的具备过电流保护能力，同时也需要能够对保护阈值具备可设置的功能。故该条对设备端口独立的过电流保护功能进行规定和解释。同时要求过电流保护阈值和保护时间可以通过软件设置，以适应不同的配置需求。4.6设备应支持故障诊断功能，能通过CAN通讯或其他通讯方式获取设备当前和历史故障的故障诊断码，宜采用UDS诊断协议。说明：对故障的诊断可以有效的提高整车智能维修能力，节省车辆维修成本。为此，该条明确规定了设备具有故障诊断功能，同时因为UDS是目前国际上比较通用的诊断协议，故推荐采用UDS诊断协议。4.7驱动能力≥1A的输出端口应具备独立的电流检测功能。说明：目前传统配电设备因为无法实时检测到负载电流情况，所以无法为整车端和运营管理端(如公交公司调度中心、维修中心等)提供可以数字化的基础，而半导体式低压配电设备则可以通过半导体技术提供该项功能。故该标准中明确规定需要具备电流检测功能的端口类型和其独立性。4.8输出端口若采用接线柱方式，应具备温度检测和过温保护功能。说明：客车着火原因可以分为三大类：人为原因(如人为纵火、抽烟、携带易燃挥发物等)、热源因素(如刹车蹄片、排气管等)和电器线路问题。而在电器线路中，螺母固定的大电流接线柱松动导致的发热、打火是很重要且很难完全避免的原因。半导体式低压配电设备采用接线柱温度检测功能，实时检6测各个大电流接线柱的问题状态，有异常情况下可以通过车端和云端及时提醒，便于司机和维修人员及时排查是否存在螺栓松动。故该条明确规定需要具备温度检测功能的端口类型和过温保护功能。4.9设备应具有休眠状态，休眠状态的进入和退出可以通过硬线或通讯报文进行控制。进入休眠状态后，设备自身功耗不超过3mA。说明：为了保护整车蓄电池，防止车辆因长时间停运时因蓄电池馈电而带来的车辆无法启动问题。结合设备特性和各整车厂要求，规定休眠状态的唤醒方式和进入休眠状态后，设备自身的功耗大小。4.10在掉电状态下应具有防潜在通路功能，即在设备接地正常，供电电源被切断后，设备所有输出端口之间不应存在潜在通路。说明：车辆上潜在通路的存在从设计上就会增大整车维修的复杂度和提高车辆的故障发生概率。故该条规定设备应具有防潜在通路的功能，并具体明确了防潜在通路的要求。4.11设备的所有电源输出端口应具有抗冲击电流功能，冲击结束后所有输出端口功能正常。说明：抗冲击电流是车辆上感性和容性负载固有的特性，从目前行业技术水平来看，该特性在各个负载端只能尽量降低，但无法完全消除，所以作为为各个负载提供电源供应的配电设备，其抗冲击电流能力就非常重要。故该条明确规定设备输出端口应具有抗冲击电流功能及冲击后的功能状态要求。(2)性能要求(见第5章)5.1环境适应性说明：环境适应性主要包括温度循环、高温性能、低温性能、湿热循环、稳态湿热和耐盐雾试验项目。由于设备使用气候环境与传统汽车基本相同，环境适应性试验参照GB/T28046.4中测试条件，功能状态判定依据GB/T28046.1—2011定义的等级要求。5.2机械性能说明：机械性能主要包括耐振动性能、机械冲击以及自由跌落项目，参考GB/T28046.3—2011为测试条件，功能状态判定依据GB/T28046.1—2011定义的等级要求。7说明：由于设备的电气环境与传统汽车电子设备基本相同，因此设备的电气适应性试验参考QC/T413和GB/T28046.2—2019，选取工作电压范围、过电压、叠加交流电压、供电电压缓降和缓升、供电电压瞬态变化、反向电压作为测试项目,功能状态判定依据GB/T28046.1—2011定义的等级要求。5.4防潜在通路说明：防潜在通路性能按照防潜在通路的定义和产生场景，依据本标准中6.6中规定的测试方法进行测试，功能状态以及测试电压按照5.4规定要求。5.5抗冲击电流说明：抗冲击电流性能依据本标准中6.7中规定的测试方法进行测试，冲击电流倍数和冲击时间按照5.5规定要求。说明：此项参考ISO10483.1—1中的对冲击电流和标称电流的倍数关系并结合车辆负载特性综合给出的冲击电流倍数及脉冲时间曲线。5.6短路保护说明：所有输出端口应确保能承受短路电流且在切断短路电流后能恢复到正常工作(最低达到C级)。5.7电流检测说明：电流检测依据本标准中6.9中规定的测试方法进行测试，测量精度要求按照5.7规定要求。5.8接线柱端口温度检测说明：电流检测依据本标准中6.10中规定的测试方法进行测试，测量精度要求按照5.8规定要求。5.9电磁兼容性能说明：考虑整车对低压配电设备的要求，电磁兼容性能试验包括传导发射、辐射发射、沿电源线的电瞬态传导抗扰性、对耦合到非电源线电瞬态的抗扰性、电磁辐射抗扰度试验、静电放电，基本试验要求参考汽车领域的成熟标准，测试强度和功能要求通过前期开展对配电设备技术水平调研的数据确定，参考GB/T18655、GB/T33014.4、GB/T33014.2、GB/T21437.2、GB/T21437.3、GB/T19951—2019。86.1、试验条件说明：该条从试验环境和试验设备两方面进行规定，为后面具体试验条款提供基础。试验环境引用QC/T413—2002《汽车电气设备基本技术条件》中3.1.2产品的常态工作环境条件，具体内容一致。试验设备是对各项试验中通用的试验设备，如：直流稳压电源、电压表、电流表等其精度进行了要求。6.2、环境适应性试验说明：针对第5章中5.1中提出的环境适应性的要求，包括温度循环试验、低温试验、高温试验、湿热循环试验、稳态湿热试验、耐盐雾试验，参照GB/T28046.4—2011《道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第4部分：气候负荷》规定了相应的试验方法，便于标准的实施，保证数据的重复性和可比性。6.2、机械性能试验机械冲击，参照GB/T28046.3—2011《道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第3部分：机械负荷》规定了相应的试验方法，便于标准的实施，保证数据的重复性和可比性。6.3、电气性能试验说明：针对第5章中5.3中提出的机械性能的要求，包括工作电压范围、过电压、叠加交流电压、供电电压缓降和缓升、供电电压瞬态变化、反向电压，参照GB/T28046.2—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》规定了相应的试验方法，便于标准的实施，保证数据的重复性和可比性。6.4、防潜在通路、抗冲击电流、短路保护、电流检测、接线柱温度检测试验说明：针对第5章中5.4/5.5/5.6/5.7/5.8中提出的防潜在通路、抗冲击电流、短路保护、电流检测、接线柱温度检测的要求，规定了相关试验方案和模型参数等。6.5、电磁兼容试验说明：针对第5章中5.9中提出的关于电磁兼容的要求：9参照GB/T18655—2018《车辆、船和内燃机无线电骚扰特性用于保护车载接收机的限值和测量方法》对传导发射、辐射发射所需的具体试验方法进行了规定；参照GB/T19951—2019《道路车辆电气/电子部件对静电放电抗扰性的试验方法》对静电放电试验所需的达到的试验严酷等级和试验方法进行了规定；参照GB/T21437.2《道路车辆电气/电子部件对传导和耦合引起的电骚扰试验方法第2部分：沿电源线的电瞬态传导发射和抗扰性》对沿电源线的电瞬态传导抗扰性进行了严酷等级的规定；参照GB/T21437.3《道路车辆电气/电子部件对传导和耦合引起的电骚扰试验方法第3部分：对耦合到非电源线电瞬态的抗扰性》对对耦合到非电源线电瞬态的抗扰性进行了严酷等级的规定；参照GB/T33014.2《道路车辆电气/电子部件对窄带辐射电磁能的抗扰性试验方法第2部分：电波暗室法》对电磁辐射抗扰度试验-电波暗室法相关频率范围和严酷等级进行了规定；参照GB/T33014.4《道路车辆电气/电子部件对窄带辐射电磁能的抗扰性试验方法第4部分：大电流注入(BCI)法》对电磁辐射抗扰度试验-大电流注入(BCI)法相关频率范围和严酷等级进行了规定。三、主要试验(或验证)的分析、技术经济认证或预期的经济效果此标准是交通运输行业推荐性标准，用于客车用半导体式低压配电设备。(1)客车用半导体式低压配电设备在客车的应用试验半导体式低压配电设备在客车领域不同车型上已经进行了广泛的实车应用，2019年-2022年客车行业采用车用半导体式配电产品超过40000件，近三年来车用半导体配电产品以每年50%左右的增速快速增长。国内主流客车厂，如厦门金龙联合汽车工业有限公司、宇通客车股份有限公司、比亚迪汽车工业有限公司、浙江吉利远程新能源商用车集团有限公司、厦门金龙旅行车有限公司、天津广通汽车有限公司、中通客车等均已经批量采用半导体式低压配电产品。已装车应用的半导体式低压配电设备充分验证了电流检测、温度检测、信息通讯、故障诊断、端口带载能力及保护时间可软件编程、抗冲击电流和短路保护等数字化功能。(2)第三方试验验证根据标准中对半导体式低压配电设备技术要求和