ECU的车规级试验:DV试验(三:电气负荷标准及测试)

2025-02-05 11:04:21·  来源:汽车电子与软件  作者:左成钢  
 

#04过电压 


按照GB/T 28046.2-2019的规定,过电压试验分两种情况:

1) 为了模拟发电机调节器失效引起的发电机输出电压上升到高于正常电压,图片下施加18V(24V系统为36V)的电压并保持60min。在试验过程中,DUT的功能状态等级至少应达到C级,必要时可要求达到更严酷的A级。

2) 针对12V系统,模拟辅助起动时向DUT输入的过高电压(即跳线启动Jump Start)在室温下施加24V的电压并保持(60±6)s。在试验过程中,DUT的功能状态等级至少应达到D级,必要时可要求达到更严酷的B级。

过电压测试Setup及测试电压、温度如下图所示(该DUT的图片为85图片,所以测试温度为65图片):   

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过电压测试(来源:孚乔图、CVC威凯)

关于过电压的成因及对系统的影响,具体可参考作者新书《广义车规级》4.2.2小节内容。在此简单介绍一下车辆电气系统中电压变化的一些基础知识,比如发电机的电压变化

通常来讲,在一定转速及负载条件下,发电机的输出电压随温度升高呈下降趋势。对于12V系统,在-40℃时,发电机的输出电压达到最高值16V。因为发电机的输出电流随转速及温度变化较大,加上整车电气系统的用电需求也是不断变化的,这就导致整车电气系统的电压将随着车辆发动机的转速、发电机的温度及整车负载情况不停的波动,这会带来很多问题。  

 

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交流发电机输出电压温度特性曲线(来源:左成钢《广义车规级》)

另外一个典型的可能导致过电压的场景是12V系统的跳线启动。车辆的跳线启动,也叫辅助启动、搭线启动、搭电启动,俗称搭电。搭电是指对于一辆蓄电池电量完全耗尽无法自主启动的车,将另一台车辆的电池或其他外部电源连接到电池耗尽的车辆上,从而使电池耗尽的车辆得以启动的方法,如下图所示。在车辆启动后,如果发电机可以正常工作,蓄电池就可以充电,这时候就可以移除辅助电源。  

 

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12V乘用的跳线启动(来源:左成钢《广义车规级》)

对于12V乘用车来讲,通常会用12V辅助电源为电池耗尽的车辆进行跳线启动操作,但在某些极端情况下,比如不清楚车辆的电压等级,或野外条件下没有可用的12V辅助电源时,则可以采用商用车的24V电源系统进行跳线启动操作,从设计上来讲,这种操作也是被允许的。具体这个电压最高可以允许多高,跳线启动时间持续多长,则取决于OEM设计,但通常可以认为是24V,时间为1 min(在不考虑低温启动的情况下,1分钟对于车辆启动来讲通常是足够的),这也是ISO 16750-2:2012规定的短时过电压参数,不过也有认为这个参数是28V/2 min的,具体的产品测试要求取决于OEM。


#05叠加交流电压  

此试验是为了模拟直流供电下出现的纹波电压,按照GB/T 28046.2-2019的规定,叠加的交流正弦电压如下图所示。在试验过程中,DUT的功能状态等级应达到A级。   

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叠加的交流正弦电压(来源:左成钢《广义车规级》)

叠加的交流电测试Setup及测试波形如下图所示:

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叠加的交流电测试(来源:孚乔图、CVC威凯)

其实直流供电的纹波主要来自于调压器,也就是发电机上带的一个将交流电转变为直流电并让电压随发动机转速自动调节稳定下来一个装置(整流器与调压器通常是集成在一起,安装在发电机上的),自从20世纪50年代后期硅二极管整流器技术成熟后,车用发电机便从直流发电机变成了交流发电机,发电机及整流器如下图所示:   

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汽车交流发电机与整流器(来源:左成钢《广义车规级》)

整流器将交流电转换成直流电供整车使用,这个纹波电压便是在引入调压器后产生的。在某些情况下比如发电机满载时,整车系统电压的波动就在所难免。以12V系统为例,电压波动的波形如图4-14所示,波动的频率图片根据各OEM的规定有所不同,通常在1kHz~20kHz之间,波动电压的峰峰值图片可达3V甚至更高,如下图所示。

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交流发电机输出电压的波动(来源:左成钢《广义车规级》)   

关于发电机、调压器、DC/DC等相关内容的详细介绍,具体可参考作者新书《广义车规级》4.2小节内容

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