汽車車型基于沿電源線瞬態干擾試驗的研究

【摘 要】文章圍繞一款車型基于沿電源線的瞬態干擾試驗展開深入探討。從設計原則、試驗方法、評價準則、功能檢查及試驗結論等多方面進行一體化論述，全面驗證該車型整車電氣零部件的抗干擾能力，為同類車型電子控制系統設計提供寶貴參考與借鑒。

【關鍵詞】瞬態干擾試驗;設計原則;試驗方法;評價標準;功能檢查

中圖分類號：U463.6 文獻標識碼：A 文章編號：1003-8639（ 2024 ）11-0090-03

Research on Transient Interference Test Based on Power Line of Automobile Models

【Abstract】This paper focuses on the transient interference test of a vehicle model based on the power line. From the design principles，test methods，evaluation criteria，function inspection and test conclusions，the anti-interference ability of the electric parts of the vehicle is fully verified，which provides valuable reference for the design of the electronic control system of similar vehicles.

【Key words】transient interference test;design principles;test method;evaluation criteria;functional check

隨著汽車電子及智能化水平的不斷提升，車輛電子控制系統的復雜性和集成度日益增加，其對抗擾環境的敏感度也隨之提高。沿電源線的瞬態干擾源在車輛運行中比較常見且難以完全避免，對車輛電子控制系統的穩定運行構成了嚴重威脅，可能導致信號失真、系統誤動作甚至故障，進而影響行車安全[1]。因此，沿電源線的瞬態干擾試驗驗證顯得尤為重要。

1 試驗背景

車輛行駛時，人們會開啟雨刮、洗滌、喇叭、座椅調節等電子感性負載。這些負載在工作進程中會產生電磁能量，電磁能量會順著電源線傳輸至其他電氣設備或系統，進而造成干擾。本文主要針對感性負載開啟與斷開以及發電機/DCDC工作時蓄電池線脫落的情況進行模擬，對電源線上引起的拋負載脈沖進行測試驗證，簡稱為沿電源線的瞬態干擾試驗。

2 設計原則

感性負載關斷過程中的電壓波動應滿足GB/T 21437.2中B.3.7瞬態波形分類表中IV級要求。感性負載產生的瞬態干擾試驗參考波形見圖1。依據ISO 7637-2或GB/T 21437.2中的脈沖波形作為參考。其中，幅值電壓Us、持續時間td作為瞬態脈沖電壓的主要評價參數，感性負載關斷過程中，其電壓波動應在標準波形規定的范圍內。

表1為12V汽車電氣系統電壓脈沖最大幅值分級表（源自于GB/T 21437.2中B.3.7的表B.2），按照表中IV級進行評價。由表1可知，毫秒級別或者更慢的脈沖，其峰值電壓超過+75V以及負向峰值電壓超過-100V為高風險工況，應予以抑制;微秒級別到納秒級別的脈沖，其峰值電壓超過+100V以及負向峰值電壓超過-150V為高風險工況，應予以抑制。

根據實車電氣原理圖全面分析會產生瞬態干擾的感性負載（包括電磁閥、繼電器和電機），開展感性負載試驗，在實車條件下制造工況，獲取這些感性負載產生的瞬態脈沖大小及評估帶來的風險。

拋負載過程中的沖擊電壓的幅值及脈沖持續時間應不超過GB/T 28046.2中4.6.4.2推薦的參數限值，參考GB/T 28046.2的4.6.4.2節中標準Test A及Test B波形（圖2），該標準分別適用于傳統車具有發電機抑制電路及無發電機抑制電路的車型。對于帶抑制電路的發電機，其浪涌脈沖曲線變化應滿足圖2及表2中的要求[2]。

其中，抑制后的幅值電壓Us*及持續時間td作為拋負載時脈沖電壓的評判依據，電動車拋負載過程中，DCDC可參考該標準進行數據評價。

3 試驗方法

試驗車輛感性負載測試因電壓脈沖周期一般為微秒級或毫秒級，所以測試設備應采用示波器，電流采集設備采樣率應不低于1kHz。監控點位布線原理如圖3所示。在感性負載電器元件進行開關操作時所得到的正向慢脈沖Us2即為a點電壓減去c點電壓，負向慢脈沖Us1即為b點電壓減去c點電壓，c點電壓為發電機/DCDC電壓。

拋負載測試電路示意如圖4所示。通過數采對發電機/DCDC輸出電壓進行監測，記錄拋負載過程中發電機/DCDC輸出電壓變化。具體測試步驟如下所述。

1）將連接蓄電池負極端的線束作為數采的公共地，將發電機/DCDC輸出端、控制器供電端連接到數采相應的測試通道。

2）閉合斷路器1和斷路器2，車輛進入Driving/Ready模式。

3）盡可能多地關閉電器負載（用戶可接觸到的負載）。

4）如果測試車輛低壓供電為發電機輸出，則使發動機在4000±200r/min（若測試車輛不能達到4000r/min，則以實際能達到的最大轉速為準），調節負載箱，使發電機的百分百電流輸出;如果測試車輛低壓供電為DCDC輸出，則直接調節負載箱，使DCDC的百分百電流輸出即可。

5）打開斷路器2，捕捉和保存拋負載的瞬態波形，檢查整車所有電氣功能，記錄電氣系統功能的變化情況，讀取整車故障信息并清除故障信息。

6）關閉駕駛模式。

7）重復以上步驟，打開盡可能多的負載（用戶可接觸的用電器）。

4 評價標準

感性負載試驗后車輛各部件功能狀態應符合GB/T 28046.1定義的A級，即試驗中和試驗后裝置、系統所有功能滿足設計要求。

拋負載試驗后，車輛各部件功能狀態應至少達到GB/T 28046.1定義的C級，即試驗中裝置、系統一個或多個功能不滿足設計要求，但試驗后所有功能能自動恢復到正常運行，網絡不應出現錯誤幀或錯誤幀不應對車輛功能造成影響，且不應產生非預期的診斷故障代碼。

5 測試實例

實車感性負載測試點位包括但不限于以下點位：座椅電機、后視鏡、隱藏門把手、玻璃升降電機、門鎖、天窗及遮陽簾電機、安全帶預緊電機、充電口蓋電機、冷卻風扇、雨刮電機、洗滌電機、水泵、EPB卡鉗電機等。

以某款車型為測試實例，其個別感性負載脈沖電壓測試數據如圖5、圖6及表3所示。其中，1通道為a點電壓，2通道為b點電壓，4通道為發電機/DCDC電壓。圖5的脈沖持續時間td為156μs，其脈沖時間等級為微秒級，圖6脈沖持續時間td為70.8ms，其脈沖時間等級為毫秒級。

表3的測試結果符合標準要求。

實車拋負載測試點位包括但不限于以下點位：DCDC/發電機、EJB熔斷絲盒、CJB熔斷絲盒、RJB熔斷絲盒（若有）、多媒體屏、儀表、BCM控制器、CEM控制器等。以某款車型為測試實例，其個別拋負載（開負載）脈沖電壓、電流測試數據如圖7、圖8及表4所示。

圖6的示波器3通道為發電機電壓脈沖，4通道為EJB熔斷絲盒電壓脈沖，其結果符合表2中所提到的極限值要求，且拋蓄電池及負載箱后EJB熔斷絲盒的電流無明顯變化，其測試結果符合標準要求。

感性負載及拋負載試驗完成后，應對車輛進行整車的全部功能點檢并記錄，感性負載試驗后車輛各部件功能狀態符合GB/T 28046.1定義的A級;拋負載試驗后車輛各部件功能狀態滿足GB/T 28046.1定義的C級，網絡無錯誤幀且未產生非預期的診斷故障代碼。

6 測試零部件優化

為避免車輛出現沿電源線瞬態干擾帶來問題，可對車輛控制器、感性負載類零部件進行前端的優化驗證。如表5及圖9所示，采用菊水電源Wavy for PBZ（E）軟件參考圖2波形進行拋負載波形編輯并輸入設備[3]，將電壓波形輸入到整車零部件上進行零部件前端試驗模擬驗證。感性負載波形驗證依舊可參考此類方法進行整車零部件驗證。

7 結束語

本文圍繞某款車型，就沿電源線的瞬態干擾試驗研究展開了系統性的探索。依據國家標準，對感性負載試驗以及拋負載試驗進行實車驗證。經由本次研究，深度挖掘了汽車電子設備的可靠性與穩定性問題。此項研究不單單是對汽車電磁兼容性技術的一次關鍵實踐，更為提升汽車整體安全性和性能提供了強勁動力。伴隨汽車電子化與智能化程度的持續提升，將不斷優化試驗方法和技術手段，以適應日益嚴峻的挑戰。

參考文獻：

[1] 楊國樑，王子龍，譚金超，等. 整車電氣系統設計及性能測試淺析[J]. 汽車電器，2020（8）：48-50.

[2] GB/T 28046.2—2019，道路車輛 電氣及電子設備的環境條件和試驗 第2部分：電氣負荷[S]. 2019.

[3] 豐彥冬，楊國樑，張朋橋，等. 某款車型基于電壓跳變試驗的測試方法[J]. 汽車電器，2023（3）：74-78.