汽車低壓電源不發(fā)電情況下的駕車體驗(yàn)測試

2022-07-28 02:02:04胡文權(quán)王沖

汽車電器 2022年7期

胡文權(quán)，王沖

（吉利汽車研究院（寧波）有限公司，浙江寧波 315336）

車輛的低壓電源主要包含DC-DC或發(fā)電機(jī)，其供電關(guān)系如圖1所示。

圖1 低壓電源供電關(guān)系

1）蓄電池在車輛起動前、起動瞬間給低壓用電器供電。

2）車輛起動后，低壓電源同時(shí)給用電器供電并給蓄電池充電。

3）在某些高負(fù)載工況下，由于低壓電源供電量受限，蓄電池輔助低壓電源給整車用電器供電。

4）低壓電源停止輸出后，由蓄電池支撐電器負(fù)載工作至電器系統(tǒng)出現(xiàn)欠壓保護(hù)。

1 汽車低壓電源

1.1 傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)

發(fā)電機(jī)是普通燃油車起動后的供電電源，其任務(wù)是對除起動機(jī)以外的所有用電器供電，并向蓄電池充電。發(fā)電機(jī)不發(fā)電導(dǎo)致的后果：電器件出現(xiàn)低壓保護(hù)不工作導(dǎo)致車輛拋錨；車輛因蓄電池電量低而無法起動。除了車輛耐久老化外，使用維護(hù)不當(dāng)也會造成發(fā)電機(jī)故障；發(fā)電機(jī)故障的原因主要有以下幾方面。

1）電機(jī)本體故障：碳刷磨損；線圈短路燒蝕或斷路；調(diào)節(jié)器故障；超輸出功率保護(hù)。

2）輸入輸出線路故障：勵(lì)磁電路故障；信號線插件脫落或斷裂；輸出線斷路或短路。

3）傳動裝置故障：皮帶磨損松動或斷裂；碰撞導(dǎo)致的支架或軸承斷裂；維修或更換時(shí)未調(diào)整好支架位置。

4）過熱故障：風(fēng)道被積塵堵塞，通風(fēng)不良，造成發(fā)電機(jī)散熱困難；軸承磨損局部過熱；鐵芯繞組絕緣損壞產(chǎn)生渦流效應(yīng)；車輛冷卻系統(tǒng)故障。

1.2 新能源汽車DC-DC

DC-DC可將動力電池組的高電壓直流電轉(zhuǎn)換為恒定的低電壓直流電，既給全車低壓電器供電，又給輔助蓄電池充電。新能源汽車有高壓互鎖保護(hù)設(shè)計(jì)，若DC-DC故障發(fā)生在高壓輸入側(cè)，則整車會出現(xiàn)無法起動上電或動力丟失；若故障發(fā)生在低壓側(cè)且未出現(xiàn)短路現(xiàn)象，則相當(dāng)于DC-DC低壓端無輸出，車輛會出現(xiàn)不充電報(bào)警，整車電源管理系統(tǒng)會啟用低電壓模式以節(jié)省電量，低壓電器的工作由低壓蓄電池或超級電容供給來支撐。

2 測試目標(biāo)

為了良好的客戶體驗(yàn)，需要對車輛的部分重要系統(tǒng)進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)。本測試的目標(biāo)包含以下方面。

1）評價(jià)從低壓電源輸出失效開始，直至駕駛員發(fā)現(xiàn)整車必要的功能受到影響時(shí)所行使的距離和時(shí)間是否符合設(shè)計(jì)要求。

2）對打火起動或拖車救援難易程度進(jìn)行評估。

3）對電器系統(tǒng)功能表現(xiàn)進(jìn)行分析，確?？蛻粲龅筋愃魄闆r時(shí)，能夠正常應(yīng)變處理（符合正常的心理感知預(yù)期和處理事件方式）。

4）與虛擬仿真結(jié)果、靜態(tài)測試結(jié)果對比，驗(yàn)證電源管理策略、低壓保護(hù)、功能安全策略是否達(dá)成。

5）評估車輛在不同駕駛模式設(shè)置（動力/電動/混動/制動能量回收級別/啟停開關(guān)）下低壓電器耗電量對行駛里程和駕駛體驗(yàn)的影響。

3 測試準(zhǔn)備

3.1 車輛預(yù)期功能確認(rèn)

1）各控制器與執(zhí)行器的工作電壓范圍確認(rèn)：轉(zhuǎn)向助力、制動系統(tǒng)、換擋系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)、燈光信號、SOS系統(tǒng)、車門控制、雨刮洗滌系統(tǒng)等。

2）電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能邏輯確認(rèn)：何種電壓下應(yīng)該出現(xiàn)何種信號提示、提示順序、失效后重啟條件、功能安全邏輯等。

3）低壓電源斷開順序確認(rèn)：分別嘗試先斷低壓電源后起動車輛或先起動車輛后斷開低壓電源。

3.2 技術(shù)要求確認(rèn)

測試過程中，電氣系統(tǒng)以及功能無永久損壞，在組件規(guī)定的工作電壓范圍內(nèi)的應(yīng)滿足狀態(tài)Ⅰ，在組件規(guī)定的工作電壓范圍外的應(yīng)滿足狀態(tài)Ⅲ；行駛里程應(yīng)滿足預(yù)期目標(biāo)；報(bào)警信息應(yīng)滿足設(shè)計(jì)規(guī)范，無未定義的故障碼產(chǎn)生；電源模式和電器功能應(yīng)滿足功能安全設(shè)計(jì)要求。

車輛功能狀態(tài)分類定義如下。

狀態(tài)Ⅰ：試驗(yàn)中和試驗(yàn)后，電器及系統(tǒng)所有功能滿足設(shè)計(jì)要求。

狀態(tài)Ⅱ：試驗(yàn)中電器及系統(tǒng)所有功能滿足設(shè)計(jì)要求，但允許有一個(gè)或多個(gè)超出允許偏差；試驗(yàn)后所有功能應(yīng)自動恢復(fù)到規(guī)定限值。存儲功能應(yīng)符合狀態(tài)Ⅰ。

狀態(tài)Ⅲ：試驗(yàn)中電器及系統(tǒng)一個(gè)或多個(gè)功能不滿足設(shè)計(jì)要求，但試驗(yàn)后所有功能應(yīng)自動恢復(fù)到正常運(yùn)行。

狀態(tài)Ⅳ：試驗(yàn)中電器及系統(tǒng)一個(gè)或多個(gè)功能不滿足設(shè)計(jì)要求，且試驗(yàn)后不能自動恢復(fù)到正常運(yùn)行，需要對電器及系統(tǒng)通過簡單地重新激活，才能自動恢復(fù)到正常操作狀態(tài)。

狀態(tài)Ⅴ：試驗(yàn)中電器及系統(tǒng)一個(gè)或多個(gè)功能不滿足設(shè)計(jì)要求，且試驗(yàn)后不能自動恢復(fù)到正常運(yùn)行，需要對電器及系統(tǒng)進(jìn)行修理或更換，才能恢復(fù)其正常操作。

測試布點(diǎn)、監(jiān)控信號、氣候、車速、駕駛循環(huán)時(shí)間、檢查項(xiàng)目、結(jié)束條件、電器負(fù)載開啟種類、低壓電源斷開路數(shù)和順序等條件以具體法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)或特定要求而定，本文涉及的以上參數(shù)僅供參考。

3.3 測試車輛準(zhǔn)備

確認(rèn)車輛部件安裝完整，讀取軟硬件信息；進(jìn)入怠速或行駛模式，檢查車輛功能；車輛熄火下電。試驗(yàn)車搭載與原車同型號的新蓄電池，試驗(yàn)前將蓄電池充滿。

3.4 測試布點(diǎn)

對車輛蓄電池、低壓電源、電源分配盒、轉(zhuǎn)向機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、散熱風(fēng)扇、燈光、雨刮、關(guān)鍵控制器等點(diǎn)位的電壓電流進(jìn)行傳感器布置，并調(diào)試好數(shù)采設(shè)備應(yīng)用界面。

用總線數(shù)據(jù)采集儀器接至車輛ETC接口，導(dǎo)入指定車型解析文件，配置信號（發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、車速、冷卻液溫度、電池SOC、電池電壓、電池溫度、車輛電源模式、ABS狀態(tài)、EPB狀態(tài)等）顯示界面，作為儀表熄滅后車輛狀態(tài)的信息備份。將單個(gè)或多個(gè)攝像機(jī)架設(shè)在能夠攝錄到車輛儀表、中控大屏、換擋手柄、前風(fēng)擋、方向盤等圖像的位置，并插上攝像機(jī)外接電源。

4 測試步驟

4.1 進(jìn)場和熱車

1）將車輛駛?cè)雸龅匕l(fā)車等待區(qū)域，讀取并清除故障碼，若故障碼無法清除，應(yīng)做好記錄，作為后續(xù)評估的參考。

2）開啟設(shè)備進(jìn)行電壓電流、網(wǎng)絡(luò)信號、溫度等數(shù)據(jù)采集，并開啟錄像機(jī)進(jìn)行事件記錄。同時(shí)用滿電蓄電池替換掉原車蓄電池。

3）車輛起動上電后，開啟近光燈、雨刮低速、空調(diào)設(shè)定22℃，關(guān)閉座椅加熱、后除霜，斷開低壓電源輸出（做好絕緣防護(hù)和物理固定），進(jìn)行秒表零點(diǎn)計(jì)時(shí)，車輛原地怠速5min。

4.2 駕駛循環(huán)

駕駛車輛起步至指定路線，并以（50±5）km/h的速度行駛5min，然后減速靠邊停車，進(jìn)行功能檢查：助力轉(zhuǎn)向、燈光信號、雨刮洗滌、空調(diào)、電子駐車、門鎖及玻璃升降等。緩慢加速至（50±5）km/h，駛?cè)霚y試路線內(nèi)。重復(fù)上面的步驟，直至駕駛員主觀覺察到車輛報(bào)警信息。由測試人員根據(jù)車輛基本性能（轉(zhuǎn)向、制動、冷卻、視野、加速、換擋等）受影響的程度決定是否繼續(xù)行駛。無法繼續(xù)加速行駛后，車輛靠邊開啟危險(xiǎn)報(bào)警燈，在車輛后方約150m位置設(shè)立帶燈光閃爍的三角警示牌；若車輛未自動熄火下電，嘗試按鍵下電。待車輛下電后，停止記錄數(shù)據(jù)，并嘗試讀取故障碼。

4.3 車輛恢復(fù)及應(yīng)急功能檢查

恢復(fù)整車狀態(tài)后（恢復(fù)發(fā)電機(jī)或DC-DC低壓輸出端連接后，嘗試跨接12V或24V外接電源起動），進(jìn)行車輛功能檢查。若車輛無法起動或起動后無法行駛（P擋無法解除、EPB無法釋放、轉(zhuǎn)向無助力等），掛回P擋，讀取故障碼。

在清除故障碼后，再次嘗試起動或者行駛。若依然失敗，車輛下電后，斷開蓄電池和高壓開關(guān)插件1min以上，然后嘗試起動行車；若依然無法行車，嘗試車輛上電后可否掛空擋和釋放駐車制動，做道路救援的拖車準(zhǔn)備。部分車型有拖車模式的，要檢查是否能進(jìn)行拖車模式。檢查SOS或道路救援功能是否有效，將車輛下電以節(jié)省電量。