规定了试验中的电压等测试条件,要求所有电压为在受试装置(DUT)的有效输入端子上进行测试的电压,而非电源电压,这一点很重要,考虑到了线压降导致的偏差。同时强调了电压曲线是在空载条件下形成的。
标准对试验中允差要求规定如下:
另外,试验线束推荐采用实车线束,也可由供需双方协商确定。各试验要求中功能状态等级的定义参见GB/T 28046.1,即标准的第一部分(可参见:ECU的车规级试验:DV试验(二:电气环境标准简介))。
按照GB/T 28046.2-2019的规定,车辆的供电电压范围如下表所示。具体代码根据客户要求,12V系统通常为C,24V系统通常为F。
供电电压范围(来源:左成钢《广义车规级》)
供电电压范围测试Setup及测试波形如下图所示:
供电电压范围测试(来源:孚乔图、CVC威凯)
在此顺便介绍一下车载电子零部件在电压要求方面的特殊性。车载电子电气设备不同于采用稳定电源供电的消费类设备或工业设备,也不同于纯粹采用电池供电的移动设备,车载电子电气设备的供电电压波动范围要大的多。各种应用的电压范围对比参见下表,由表中参数对比可见车载应用的电压变化范围相对而言要大的多,这也就意味着车载电子设备要应对的电源环境要复杂的多,设计要求也要高的多。
各种应用电压范围对比(来源:左成钢《广义车规级》)
关于电压范围变化及对系统的影响,具体可参考作者新书《广义车规级》4.3小节内容。在此仅简单介绍一下车辆电源电压的一些基础知识。
为什么车辆的供电电压范围这么宽,电压波动这么大?这就需要先了解车辆的电气系统。无论是采用内燃机的传统车辆,还是采用混合动力或纯电动力的新能源车辆,其本质上都采用了双电源供电系统:
1) 启动电源,启动电源通常是一块铅酸蓄电池。车辆熄火后,随着发动机熄火以及高压系统下电,车辆在失去动力的同时,也失去了一个持续稳定的提供电能的电源,这个电源或者是发电机,或者是高压动力电池。熄火状态下,车辆再次启动以及一些其他系统工作所需的电能便藉由启动电源提供。某些带启停功能的乘用车还会额外的再增加一个专门的启动蓄电池供启停系统使用,商用车则通常单独增加一组蓄电池为驻车空调供电。启动电源主要有三个功能:一是为车辆再次启动提供电能,无论是内燃机启动或者是高压动力电池上电,都需要通过12V/24V低压系统;二是为熄火状态下的用电设备提供电能,如照明系统、影音娱乐系统、电动门锁及防盗系统等;三是在车辆行驶过程中,保持整车电源系统电压稳定及提供安全备份,比如在大功率设备启动时保持整车电压稳定,以及在发电机故障时为整车供电,保证车辆行驶安全。
2) 行车电源。通常为发电机或高压到低压的直流-直流变换器(Direct Current to Direct Current Converter,DC/DC Converter,简称DC/DC),行车电源可以为车辆低压电气系统提供持续稳定的电能。对燃油车来讲,发电机的供电电流能力通常在100A左右,而对于纯电动车来讲,DC/DC变换器的功率通常在3kW~6kW之间。
车辆的电压范围与车辆的供电方式紧密相关。关于车辆的供电方式,具体可参考作者新书《广义车规级》4.1小节内容,在仅此顺便介绍一下车辆的供电方式。基于成本及可靠性等原因,经过半个多世纪的发展,汽车行业普遍采用了单线制供电及负极搭铁的电气设计。如下图所示,蓄电池和发电机(新能源车辆即为DC/DC)通常直接并联,通过电源正极为整车供电,而蓄电池负极则直接连接车体金属部分搭铁,车体作为整车电源的负极(即Ground,地,缩写为GND)为电流返回提供回路。
典型的汽车供电回路(来源:左成钢《广义车规级》)
来源:汽车电子与软件
作者:左成钢