整車電氣性能的測(cè)試和提升

黃群秀（上汽通用五菱汽車股份有限公司，柳州545007）

整車電氣性能的測(cè)試和提升

黃群秀
（上汽通用五菱汽車股份有限公司，柳州545007）

本文列舉了驗(yàn)證整車電氣系統(tǒng)性能需要做的測(cè)試項(xiàng)目，闡述了各測(cè)試項(xiàng)目的測(cè)試方法。通過(guò)測(cè)試結(jié)果，分析測(cè)試中性能偏差項(xiàng)的原因，得出整改的必要性和整改方案，最終保證和提升了整車電氣性能的可靠性。

整車電氣；電氣性能；性能測(cè)試；性能提升

前言

隨著人們對(duì)汽車可靠性和舒適性要求越來(lái)越高，汽車的電氣系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜。為了更好地驗(yàn)證電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,需要進(jìn)行整車靜態(tài)功能測(cè)試,來(lái)驗(yàn)證各個(gè)電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否符合前期制定的設(shè)計(jì)目標(biāo)。在進(jìn)行整車電氣性能測(cè)試之前，電氣問題只能在一些車輛路試驗(yàn)證、常規(guī)電氣功能檢查中發(fā)現(xiàn)，更全面完整的問題和更深層次潛在失效模式無(wú)法發(fā)現(xiàn)。整車電氣性能測(cè)試系統(tǒng)地從電氣系統(tǒng)的電源分配、接地電流、接地懸浮、線束溫度場(chǎng)、車輛啟動(dòng)性能、整車線束回路短路和過(guò)流狀態(tài)、車輛感性負(fù)責(zé)工作狀態(tài)、拋負(fù)載工作狀態(tài)這九個(gè)完整涵蓋電氣系統(tǒng)特性的方面進(jìn)行測(cè)試，除了測(cè)試電器正常工作時(shí)電氣系統(tǒng)的工作狀態(tài)，同時(shí)在各惡劣情況的失效模式下進(jìn)行測(cè)試，更全面完整更深入地保證電氣性能的可靠性。本文詳述九項(xiàng)整車電氣性能測(cè)試中的三項(xiàng)：整車電源分配測(cè)試、整車接地電流測(cè)試、整車接地懸浮測(cè)試。

1　汽車電氣系統(tǒng)及電氣性能測(cè)試概述

整車電氣性能測(cè)試通過(guò)測(cè)試設(shè)備模擬各開關(guān)輸入，記錄在正常工況或各失效模式下所有電器的工作參數(shù)或其它參考指標(biāo)。從這些參數(shù)和指標(biāo)，分析整車電氣系統(tǒng)的可靠性，找出測(cè)試偏差事件，并分析偏差事件的原因、整改的必要性及整改措施。

2　三大電氣性能測(cè)試及提升

2.1整車電源分配測(cè)試

測(cè)試目的：該測(cè)試是驗(yàn)證整車充電/供電系統(tǒng)是否合理。

測(cè)試方法：安裝測(cè)試設(shè)備，整車點(diǎn)火狀態(tài)切換到IGN-ON/怠速，在負(fù)載單獨(dú)工作或整車負(fù)載一起工作兩種情況下，待負(fù)載工作穩(wěn)定后，采集并記錄每個(gè)用電器的工作電壓和電流。圖1是全負(fù)載測(cè)試示意，圖2是單負(fù)載測(cè)試示意。

評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1，需要滿足所列八項(xiàng)要求。

表1　整車電源分配測(cè)試性能要求

以上評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中的1～4可以直接在測(cè)試中得到結(jié)論，6～8需要通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算得出結(jié)果，其中汽車導(dǎo)線截面積與電流對(duì)應(yīng)關(guān)系參照《BOSCH汽車電氣與電子手冊(cè)》，列于表2：

表2　汽車導(dǎo)線截面積與電流對(duì)應(yīng)關(guān)系表

拿某一車型的測(cè)試結(jié)果為例說(shuō)明，表3為該車型整車電源分配測(cè)試出現(xiàn)偏差事件的記錄，包括保險(xiǎn)等級(jí)、負(fù)載描述、線徑、線號(hào)、電壓模式、峰值電流、平均電流、性能偏差等八項(xiàng)：

從測(cè)試結(jié)果可以看出存在第5和第7偏差項(xiàng)，對(duì)照表1可知，該車型存在保險(xiǎn)絲額定電流與負(fù)載電流不匹配事件及線束導(dǎo)線截面積與保險(xiǎn)額定電流不匹配事件。

圖3為序號(hào)6偏差事件暖風(fēng)機(jī)導(dǎo)線截面規(guī)格與電流不匹配的原始數(shù)據(jù)，分別為在14.5V和13.5V外接電源電壓下，點(diǎn)火開關(guān)打到ON檔，暖風(fēng)機(jī)從一檔開至四檔，然后四檔到一檔，然后猛開至四檔的電壓電流曲線，橫坐標(biāo)為時(shí)間軸，左邊縱坐標(biāo)為保險(xiǎn)處電流，右邊縱坐標(biāo)為保險(xiǎn)處電壓。

表3　整車電源分配測(cè)試偏差事件記錄

根據(jù)測(cè)試結(jié)果分析計(jì)算，得出測(cè)試性能偏差矩陣（見表4），同時(shí)結(jié)合實(shí)際情況，分析偏差事件的原因，得出是否需要整改以及整改措施。

經(jīng)過(guò)測(cè)試分析及整改后，該車型整車電源分配系統(tǒng)存在的問題得到解決，整車電氣性能中的電源分配項(xiàng)安全、合理，滿足各項(xiàng)要求。

2.2整車接地電流測(cè)試

測(cè)試目的：該測(cè)試是驗(yàn)證整車接地線是否能夠承受用電器的電流沖擊及長(zhǎng)時(shí)間帶載；同時(shí)驗(yàn)證當(dāng)某一接地點(diǎn)失效時(shí)，是否對(duì)其它用電器形成沖擊損壞。

測(cè)試方法：安裝測(cè)試設(shè)備，在點(diǎn)火開關(guān)OFF檔狀態(tài)下，記錄蓄電池電壓電流。然后整車點(diǎn)火狀態(tài)切換到IGN-ON/怠速，打開整車負(fù)載，待負(fù)載工作穩(wěn)定后，采集并記錄各個(gè)接地點(diǎn)的電流。斷開某一個(gè)接地點(diǎn)，記錄各個(gè)接地點(diǎn)電流變化，如果某個(gè)接地點(diǎn)電流增大，對(duì)該接地點(diǎn)下的每根地線分別進(jìn)行接地點(diǎn)失效前后測(cè)試。關(guān)閉所有負(fù)載，記錄蓄電池電壓電流。重復(fù)以上，直到完成所有接地點(diǎn)的測(cè)試。

評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：

（1）整車接地電流評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參考表2汽車導(dǎo)線截面積與電流對(duì)應(yīng)關(guān)系表判斷；

（2）某一接地點(diǎn)失效時(shí)整車接地電流評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：

a、 當(dāng)某一接地點(diǎn)失效時(shí)，其他接地點(diǎn)所屬接地線通過(guò)電流不應(yīng)高于線徑允許的設(shè)計(jì)值

b、當(dāng)某一接地點(diǎn)失效時(shí)，與該接地點(diǎn)無(wú)關(guān)的負(fù)載應(yīng)能正常工作；

（3）某一接地點(diǎn)失效時(shí)，整車休眠與喚醒時(shí)間、整車靜態(tài)電流不應(yīng)受到影響。

拿某一車型的測(cè)試結(jié)果為例說(shuō)明，表5為接地失效時(shí)其余接地點(diǎn)電流變化記錄。

從表5可以看出，各接地點(diǎn)線徑與電流匹配；某一路接地失效時(shí)，存在某些接地電流增大的情況，但增加的電流不會(huì)導(dǎo)致接地線電流超過(guò)導(dǎo)線額定安全電流的情況。測(cè)試結(jié)果中評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（1）及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（2）中的a項(xiàng)OK。

表4　性能偏差整改矩陣

表5　接地失效時(shí)整車接地點(diǎn)電流測(cè)試結(jié)果

表6為該車型整車接地電流測(cè)試出現(xiàn)偏差事件某一部分的記錄，左兩列為各個(gè)接地點(diǎn)及對(duì)應(yīng)的電器功能描述，第一行為各個(gè)接地點(diǎn)名稱，從第三列開始為各接地點(diǎn)整車或某一接地點(diǎn)失效時(shí)各個(gè)用電器的工作狀態(tài)，正常工作則打√，不工作則打×，出現(xiàn)異?，F(xiàn)象則描述清楚現(xiàn)象。

從表格中的測(cè)試結(jié)果可以看出左前接地失效和儀表左接地失效時(shí)出現(xiàn)偏差項(xiàng)，其他接地失效時(shí)未發(fā)生整車功能紊亂現(xiàn)象。左前接地失效后，開啟大燈后前雨刮刮刷，關(guān)閉大燈和后前雨刮刮刷3次后停止，是由于左前接地失效后，開啟大燈時(shí)，會(huì)有高電平信號(hào)通過(guò)前雨刮電機(jī)給到BCM，導(dǎo)致前雨刮刮刷。儀表左接地失效后，打開前洗滌時(shí)尾門鎖打開，是由于BCM接地位于儀表左接地，儀表左接地失效后導(dǎo)致BCM控制出線紊亂，該問題影響到車輛正常行駛中的安全性，需要正分析執(zhí)行整改措施。圖4為儀表左接地失效后各接地點(diǎn)電流曲線記錄。

各接地失效時(shí)，整車休眠時(shí)間和整車靜態(tài)電流測(cè)試結(jié)果如表7。由表7可以看出，儀表左接地失效時(shí)，整車休眠時(shí)間變長(zhǎng)，640s才休眠；其他接地點(diǎn)失效時(shí)，整車休眠時(shí)間和整車靜態(tài)電流未受太大影響，在可接受范圍內(nèi)。

從各測(cè)試結(jié)果可知，儀表左接地失效不滿足測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)（2）中的b和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)（3）。整改措施為在儀表左接地和儀表右接地中增加一根電線連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)復(fù)式接地，避免當(dāng)儀表左接地失效后出線的影響車輛行駛安全的問題。

表6　整車電源分配單負(fù)載及全負(fù)載測(cè)試結(jié)果

表7　接地失效時(shí)整車休眠時(shí)間及靜態(tài)電流測(cè)試結(jié)果

圖5上方為儀表左接地失效后經(jīng)過(guò)增加的復(fù)式接地線的電流曲線，圖5下方為儀表右接地失效后經(jīng)過(guò)增加的復(fù)式接地線的電流曲線，從曲線圖可知，復(fù)式接地線最大電流11.6A，滿足導(dǎo)線額定安全電流。經(jīng)過(guò)測(cè)試，整改措施有效解決偏差事件，且不影響整車正常功能，滿足整車接地電流測(cè)試。

圖6為整改措施實(shí)施后，儀表左接地和儀表右接地失效后，整車靜態(tài)電流曲線和整車休眠時(shí)

經(jīng)過(guò)測(cè)試分析及整改后，該車型整車接地電流系統(tǒng)存在的問題得到解決，整車電氣性能中的接地電流分配項(xiàng)安全、合理，滿足各項(xiàng)要求。

2.3整車接地懸浮測(cè)試

測(cè)試目的：懸浮電壓的存在可能造成用電器工作電壓低于額定電壓。若懸浮電壓較大，將導(dǎo)致用電器無(wú)法正常工作，如車輛近光燈過(guò)暗、雨刮電機(jī)無(wú)法工作等，這些問題使得車輛處于非安全行駛狀態(tài)，易發(fā)生安全事故。通過(guò)接地懸浮測(cè)試，能夠獲得各個(gè)接地點(diǎn)與蓄電池負(fù)極之間的電壓降參數(shù)，判斷整車接地設(shè)計(jì)是否合理。

測(cè)試方法：安裝測(cè)試設(shè)備，整車接地正常時(shí)，在整車電源模式IGN-ON（Engine-OFF）狀態(tài)下，記錄IG1、ACC、IG2的電壓，逐一打開負(fù)載，等待10s以上，然后逐個(gè)關(guān)閉負(fù)載，記錄最大電壓值。然后在整車電源模式IGN-ON（Engine-OFF）狀態(tài)下，依次斷開各個(gè)接地點(diǎn)，記錄IG1、ACC、IG2的電壓，逐一打開負(fù)載，等待10s以上，然后逐個(gè)關(guān)閉負(fù)載，記錄最大電壓值。圖7為整車接地懸浮測(cè)試電路簡(jiǎn)圖。

評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：

（1）整車接地正常在IG ON，Engine-O F F和I GO N，E n g i n e-On工況下各接地點(diǎn)懸浮電壓的連續(xù)偏移量（＞500 ms）均低于+1V；

（2）某一接地點(diǎn)失效時(shí)，其余各接地點(diǎn)懸浮電壓的連續(xù)偏移量（＞500ms）均低于+1V：

（3）各接地點(diǎn)失效時(shí)，整車IG1、ACC、IG2的電壓無(wú)異常。

拿某一車型的測(cè)試結(jié)果為例說(shuō)明。針對(duì)三個(gè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，分三個(gè)方面對(duì)測(cè)試記錄結(jié)果進(jìn)行分析。

第一方面：表8為整車接地正常時(shí)接地點(diǎn)懸浮電壓測(cè)試記錄。測(cè)試結(jié)果滿足測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)（1）。

表8　整車接地正常時(shí)接地點(diǎn)懸浮電壓測(cè)試記錄

表9　整車某一接地失效時(shí)其余各接地點(diǎn)懸浮電壓測(cè)試記錄

第二方面：表9為整車某一接地失效時(shí)其余各接地點(diǎn)懸浮電壓測(cè)試記錄。測(cè)試結(jié)果滿足測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)（2）。

第三方面：表格10為整車某一接地失效時(shí)整車IG1、ACC、IG2的電壓測(cè)試記錄。測(cè)試結(jié)果不滿足測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)（3）。

表10　接地失效時(shí)整車IG1、ACC、IG2的電壓測(cè)試記錄

從測(cè)試結(jié)果可知，當(dāng)G113接地失效時(shí)，整車IG1、ACC、IG2的電壓出現(xiàn)異常，導(dǎo)致車輛無(wú)法

經(jīng)過(guò)分析得出結(jié)論，右側(cè)窗電機(jī)和PEPS都在G113搭鐵。G113斷開后，操作車窗，PEPS的地變?yōu)楦唠妷?，?dǎo)致PEPS不能正常工作，不能控制IG1、ACC、IG2的繼電器保持吸合，導(dǎo)致整車IG1、ACC、IG2掉電。解決措施為，把電機(jī)等大功率負(fù)載和控制器分開搭鐵，即把PEPS接地點(diǎn)由G113A調(diào)整到G113B。措施經(jīng)過(guò)驗(yàn)證有效，解決了整車接地懸浮測(cè)試中發(fā)現(xiàn)的重大問題。

3　總結(jié)

本文詳細(xì)闡述了整車電源分配測(cè)試、整車接地電流測(cè)試、整車接地懸浮測(cè)試的測(cè)試方法及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。從測(cè)試結(jié)果分析整車電氣系統(tǒng)的可靠性，找出測(cè)試偏差事件，并分析偏差事件的原因、整改的必要性及整改措施，解決了車輛使用各項(xiàng)顯性或隱性的電氣安全問題，提高了整車電氣性能的可靠性，保證了車輛運(yùn)行的安全性和舒適性。

［1］王善超.汽車搭鐵技術(shù)［J］.裝備制造技術(shù), 2014（4）：112-114.

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［5］張明森.車的電量平衡計(jì)算［J］.汽車電器, 2010（10）：11-15.

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張凡武：

現(xiàn)代汽車電氣系統(tǒng)的復(fù)雜性不斷增長(zhǎng)，進(jìn)行整車電氣系統(tǒng)功能和性能測(cè)試是驗(yàn)證電氣系統(tǒng)是否符合設(shè)計(jì)目標(biāo)的主要手段，其測(cè)試方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)十分重要。針對(duì)整車電氣系統(tǒng)性能測(cè)試，本文重點(diǎn)闡述了整車電源分配、整車接地電流、整車接地懸浮三個(gè)項(xiàng)目的測(cè)試方法及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，分析測(cè)試中性能偏差項(xiàng)的原因，得出整改的必要性和整改方案，解決車輛各項(xiàng)顯性或隱性的電氣安全問題，保證和提升整車電氣性能的可靠性。本文介紹的測(cè)試和評(píng)價(jià)方法對(duì)汽車電氣設(shè)計(jì)和測(cè)試工程師

The test and improvement of electric performance

HUANG Qun-xiu
（ SAIC GM Wuling Automobile Co.,Ltd.Liuzhou545007, China ）

This paper firstly shows the nine testing items and the test methods. Than analyse the reasons of the deviations. lastin event of deviations, propose and implement corrective actions.

electrical system of vehicles； electric performance； performance test；Performance improvement

U462.3

A

1005-2550（2016）03-0073-07