孫 坤

（寧波吉利汽車研究開發(fā)有限公司 路特斯項(xiàng)目研究院， 浙江 寧波 315336）

目前，拋負(fù)載性能是整車電氣性能研究的一個(gè)重要方面，關(guān)系著整車電氣性能的安全及使用感受，目前國(guó)內(nèi)整車電氣拋負(fù)載的研究也越來越多，正逐漸形成一系列從零部件到整車拋負(fù)載［1］的測(cè)試方法，并積累了一定的電氣拋負(fù)載經(jīng)驗(yàn)。但大家的關(guān)注點(diǎn)主要在低壓電器部分，對(duì)新能源車型高壓部分的關(guān)注很少，其實(shí)高壓拋負(fù)載對(duì)整車電氣系統(tǒng)的安全性也很重要，特別對(duì)顧客的使用感受有直接影響。本文將從低壓拋負(fù)載和高壓拋負(fù)載兩個(gè)維度對(duì)電氣拋負(fù)載性能進(jìn)行闡述。

1 拋負(fù)載的定義

1.1 低壓拋負(fù)載

只有在最惡劣的情況下進(jìn)行拋負(fù)載才能達(dá)到考察拋負(fù)載能力的目的，本文低壓拋負(fù)載主要研究的是拋全車負(fù)載，即平時(shí)所說的單拋，當(dāng)把發(fā)電機(jī)的潛能全部激發(fā)出來的時(shí)候拋掉全車負(fù)載，這時(shí)由于發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁作用會(huì)產(chǎn)生一個(gè)較高的沖擊電壓［2］，造成對(duì)全車用電器的高電壓沖擊，如果保護(hù)不當(dāng)就可能導(dǎo)致用電器損壞或產(chǎn)生電器功能異常。根據(jù)全車用電器的開啟情況可以分為最大功耗拋負(fù)載工況和最小功耗拋負(fù)載工況，該測(cè)試的目的是評(píng)估交流發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)車輛電氣系統(tǒng)如何適應(yīng)拋負(fù)載電壓（電池?cái)嚅_）。

1.2 高壓拋負(fù)載

高壓拋負(fù)載主要是針對(duì)高壓推進(jìn)系統(tǒng)，在高壓電池高功率輸出的時(shí)候，突然斷開動(dòng)力輸出造成動(dòng)力丟失，在這個(gè)過程中會(huì)出現(xiàn)一個(gè)反向的高電壓對(duì)高壓系統(tǒng)進(jìn)行沖擊，進(jìn)而導(dǎo)致高壓部件損壞或功能異常，影響顧客駕駛感受，該測(cè)試的目的是評(píng)估測(cè)試對(duì)象中的電氣系統(tǒng)是否可以承受高壓負(fù)載突降脈沖。

2 拋負(fù)載的試驗(yàn)方法

拋負(fù)載性能研究為開發(fā)性試驗(yàn)研究，測(cè)試的步驟及方法需要在團(tuán)隊(duì)支持下，經(jīng)過多次驗(yàn)證找到可行的測(cè)試方案，特別是針對(duì)高壓的測(cè)試，需要注意高壓安全，需要經(jīng)過高壓安全培訓(xùn)，否則禁止開展高壓相關(guān)試驗(yàn)。

2.1 低壓拋負(fù)載試驗(yàn)方法

2.1.1 試驗(yàn)前準(zhǔn)備

在試驗(yàn)前讀取整車軟硬件信息，根據(jù)功能檢查表檢查全車電器功能，測(cè)試整車靜態(tài)電流，在關(guān)鍵位置布置傳感器，如發(fā)電機(jī)電流電壓、EJB電流電壓、重要電氣節(jié)點(diǎn)電流電壓等。根據(jù)圖1所示連接電路。

圖1 低壓拋負(fù)載試驗(yàn)示意圖

2.1.2 試驗(yàn)步驟

2.1.2.1 最小拋負(fù)載

1） 開始讀取軟件數(shù)據(jù)及總線數(shù)據(jù)，開啟錄像記錄儀表及屏幕信息。

2） 關(guān)閉所有用電器，關(guān)閉swich2。

3） 啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，關(guān)閉swich1。

4） 調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)轉(zhuǎn)速至發(fā)電機(jī)最大輸出功率轉(zhuǎn)速。

5） 設(shè)置電子負(fù)載為CV恒壓模式，調(diào)節(jié)電子負(fù)載的消耗電流，同時(shí)監(jiān)控發(fā)電機(jī)的輸出電流，激發(fā)出發(fā)電機(jī)的100%輸出功率，使IALT=IBATT+IEE+ILoad。

6） 打開swich2，這時(shí)發(fā)電機(jī)和全車用電器組成一個(gè)獨(dú)立的循環(huán)。

7） 關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，打開swich1。

8） 檢查全車電器功能，測(cè)試整車靜態(tài)電流，讀取DTC等信息。

9） 導(dǎo)出數(shù)據(jù)、錄像及軟件信息以便分析。

2.1.2.2 最大拋負(fù)載

1） 開始讀取軟件數(shù)據(jù)及總線數(shù)據(jù)，開啟錄像記錄儀表及屏幕信息。

2） 關(guān)閉swich2，打開所有長(zhǎng)時(shí)用電器，如雨刮、前照燈、娛樂系統(tǒng)、空調(diào)等。

3） 啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，關(guān)閉swich1。

4） 調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)轉(zhuǎn)速至發(fā)電機(jī)最大輸出功率轉(zhuǎn)速。

5） 設(shè)置電子負(fù)載為CV恒壓模式，調(diào)節(jié)電子負(fù)載的消耗電流，同時(shí)監(jiān)控發(fā)電機(jī)的輸出電流，激發(fā)出發(fā)電機(jī)的100%輸出功率，使IALT=IBATT+IEE+ILoad。

6） 打開swich2，這時(shí)發(fā)電機(jī)和全車用電器組成一個(gè)獨(dú)立的循環(huán)。

7） 關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，打開swich1。

8） 檢查全車電器功能，測(cè)試整車靜態(tài)電流，讀取DTC等信息。

9） 導(dǎo)出數(shù)據(jù)、錄像及軟件信息以便分析。

2.2 高壓拋負(fù)載試驗(yàn)方法

目前國(guó)際上汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)一般分為400V及800V兩種電壓模式，400V系統(tǒng)是目前的主流，因?yàn)榧夹g(shù)成熟，被大多數(shù)汽車廠商采納，但是800V電池由于其具有的低功耗、快充等技術(shù)優(yōu)勢(shì)逐漸被重視，有望成為新的流行趨勢(shì)。

2.2.1 試驗(yàn)前準(zhǔn)備

1） 電氣安全培訓(xùn)。

2） 制作測(cè)試工裝，因?yàn)楦邏合到y(tǒng)電壓比較高，在采集高壓電流電壓信號(hào)的時(shí)候，高壓信號(hào)不能直接進(jìn)入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，會(huì)對(duì)試驗(yàn)人員及采集設(shè)備造成安全損害，所以在試驗(yàn)前需要制作相應(yīng)的工裝，將高壓信號(hào)轉(zhuǎn)為低壓信號(hào)，再進(jìn)行采集。工裝可以使用電橋原理，將電壓信號(hào)降低到安全范圍再采集，見圖2。

圖2 高壓測(cè)試工裝

說明：圖中11和7、8為原車高壓接口，可以通過原車接口把此工裝串入原車高壓線束，2、3接口為正負(fù)電壓采集點(diǎn)，通過電橋原理，2、3接口位置的電壓降低到原電壓的10%，位置10為電流采集位置，此處不屏蔽，其余位置做屏蔽。根據(jù)高壓線路接頭的不同，可以選用不同的連接口制作工裝，滿足高壓電流電壓測(cè)試的需求。

3） 試驗(yàn)前FMEA分析，對(duì)各種失效模式及安全風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)制定相應(yīng)對(duì)策，特別關(guān)注人員、車輛及設(shè)備安全。

4） 傳感器布置。

2.2.2 試驗(yàn)步驟

2.2.2.1 靜態(tài)高壓拋負(fù)載

靜態(tài)工況下，高壓系統(tǒng)的輸出主要有兩個(gè)方面，整車低壓電氣系統(tǒng)消耗和低壓蓄電池充電。

1） 開始讀取軟件數(shù)據(jù)及總線數(shù)據(jù)，開啟錄像記錄儀表及屏幕信息。

2） 啟動(dòng)車輛。

3） 尋找動(dòng)力電池最大放電電流工況。

4） 提前將低壓蓄電池放電至BMS標(biāo)定的充電啟動(dòng)閥值之下。

5） 打開所有長(zhǎng)時(shí)間用電器。

6） 在動(dòng)力電池最大放電電流工況下，斷開動(dòng)力輸出。

7） 關(guān)閉用電器，停止試驗(yàn)。

8） 恢復(fù)車輛連接狀態(tài)，為饋電蓄電池充電。

9） 根據(jù)車輛功能檢查表檢查全車電器功能狀態(tài)，測(cè)試整車靜態(tài)電流，讀取試驗(yàn)后DTC等信息。

10） 導(dǎo)出數(shù)據(jù)、錄像及總線數(shù)據(jù)以便分析。

2.2.2.2 動(dòng)態(tài)高壓拋負(fù)載

動(dòng)態(tài)工況下，高壓拋負(fù)載時(shí)的動(dòng)力電池輸出有很多方面，包括低壓電耗、蓄電池充電、動(dòng)力推進(jìn)，其中動(dòng)力推進(jìn)是主要的功率輸出。高壓拋負(fù)載需要在動(dòng)力電池輸出功率最大的工況下進(jìn)行操作，這樣才能模擬最嚴(yán)酷的測(cè)試工況。

動(dòng)態(tài)工況需要在動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)轂上進(jìn)行，首先需要找到最大輸出功率工況，按照表1進(jìn)行最嚴(yán)酷工況調(diào)查，找到最差工況。

表1 最壞工況調(diào)查

在高壓電池SOC較低時(shí)，DCDC為動(dòng)力電池充電，在SOC較高時(shí)，動(dòng)力電池輸出為主，由表1可以發(fā)現(xiàn)，在車速為80km/h、SOC為50%時(shí)，注意此時(shí)轉(zhuǎn)轂有反拖力施加在車輪上，動(dòng)力電池的輸出電流為115A，為拋負(fù)載最差工況，其余工況動(dòng)力電池的輸出均小于115A，確定了最差工況后開始進(jìn)行高壓拋負(fù)載測(cè)試。

高壓拋負(fù)載需斷開高壓線路，可通過控制高壓電池控制器繼電器的方式進(jìn)行，首先將動(dòng)力電池SOC控制在50%以上，把低壓長(zhǎng)時(shí)用電器負(fù)載打開，使車速達(dá)到80km/h，踩制動(dòng)的同時(shí)斷開高壓電池控制器繼電器，達(dá)到拋負(fù)載的目的。

圖3 動(dòng)態(tài)高壓拋負(fù)載

3 數(shù)據(jù)分析示例

測(cè)試車輛執(zhí)行了拋負(fù)載驗(yàn)證測(cè)試，測(cè)試結(jié)果合格，在拋負(fù)載的瞬間產(chǎn)生了一個(gè)短時(shí)的浪涌電流，對(duì)高壓系統(tǒng)有一定的沖擊，尚未發(fā)現(xiàn)與此相關(guān)的組件故障，試驗(yàn)后測(cè)試整車功能正常，未出現(xiàn)不可消除的DTC，靜態(tài)電流正常。動(dòng)態(tài)高壓拋負(fù)載數(shù)據(jù)分析示例如圖3所示。

4 結(jié)論

整車電氣拋負(fù)載試驗(yàn)可以測(cè)試當(dāng)前常規(guī)動(dòng)力車型、混動(dòng)車型及純電動(dòng)車型，既可以驗(yàn)證低壓拋負(fù)載，也可以驗(yàn)證高壓拋負(fù)載，是對(duì)整車電器拋負(fù)載性能比較全面的驗(yàn)證方法。以整車電氣系統(tǒng)拋負(fù)載為研究對(duì)象，同時(shí)通過制定一整套行之有效的驗(yàn)證方法來保證有效性，通過數(shù)據(jù)分析及在開發(fā)中的實(shí)現(xiàn)路徑，形成可操作的拋負(fù)載研究方法。

目前國(guó)內(nèi)外并沒有非常全面的關(guān)于汽車電氣系統(tǒng)拋負(fù)載方面的研究，包括整車電氣高壓拋負(fù)載和低壓拋負(fù)載的概念和相應(yīng)的配套標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)證方法，本文拓展和完善整車電器性能開發(fā)邊界，對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)汽車電氣系統(tǒng)拋負(fù)載方面的研究具有很好的指導(dǎo)意義。