整车电器安全性关键技术研究

整车电器安全性关键技术研究

苟荣非，蔡恒，王强，毛叶平，龙昭灯

(重庆长安汽车股份有限汽车工程研究院，重庆401120)

摘要：通过对影响整车电器安全性的四大关键领域进行分析，搭建问题攻关模型，掌握了对关键技术问题的分

析及解决。同时，结合具体的开发流程，将研究内容与整车开发流程相结合，提高了技术应用的可复制性，为提升 整车电器安全性提供了总体思路及控制策略，对一些关键技术的攻关提供了解决措施。

关键词：车辆过热；电磁兼容；连接系统可靠性；电器 可靠性 中图分类号：463.6 文献标志码：A 文章编号：1003-8639! 2019 \"04-0028-05

Study on Key Technique of Vehicle Electrical Safety

GOU Rong-fei, CAI Heng # WANG Qiang # MAO Ye-pin, LONG Zhao-deng

(China Chang$an Automobile Group Engineering Research Institute, Chongqin 401120, China)

Abstract： Through the analysis of four key areas affecting the safety of vehicle electrical appliances, the model of problem solving is built, and the analysis and solution of key technical problems are mastered. At the same time, combined with the specific development process, the research content and the vehicle development process are combined to improve the duplication of technology application, provide the overall idea and control strategy for improving the safety of vehicle electrical appliances, and provide solutions to some key technologies.

Key words： vehicle overheat； electromagnetic compatibility； connective system reliability； electrical part reliability

苟荣非（1982-)，男，工程师，主要从事线束

设计和整车级车辆过热研究；蔡恒

(1978-)，男，总工程师，硕士，主要从事整车电器产品设

计及管理；王强（1981-)男，工程师，主要从事整车电器 产品设计及管理；毛叶平（1982-)，男，工程师，主要从 事线束设计和整车级车辆过热研究；龙昭灯（1985-)， 男，工程师，主要从事整车电器产品设计及线束制造工 艺研究。

随着车辆智能化、信息化和电动化的发展，汽车电器 及其新技术在整车上得到加速应用，电器之间的信号交互

也越来越密切，汽车电器系统也越来越复杂。但随之而来 的电器安全性问题则日益突出，而机动车自身原因导致的 车辆火灾中75+由电器导致，整车故障40+由汽车电器所导 致，电器产品的安全性直接影响了用户体验。

目前在国内汽车行业内，缺车辆火机和 的 力，通信 也缺

造性及电

，缺 车辆造

、

车辆

的

识别和设计规避能，电，又能力

问题，器

的

：

的安全。 电电

1

图1

整车电器系统安全控制总体思路

基于拓扑过热技术的车辆过热管控体系用户在车辆用过程中，

车辆上

能性能失

速识别，而 在

发车辆安全 故 发 ，

的车辆：使

其中也 车辆

效不能

用，

缺系统性

热事故，了识别这样的极端安全风险，我们提出了拓扑

技术 。

技术（2)

在传统试验验证体系的基础

上，针已验证出 能&性能 ，基于量由异常电 异常电导致基原，在 基础上

进行测试，验证其是否具备

应产机，

过热设计预防控制技术

论基础。

-系统

整车

-系统-整车三级车辆

的控制技术，这些都给整车电器系统的安全性

。车辆过热、电 性4 ( 1),

接系统 性和电器

了整车电器系统安全性控

，突破了 体系。

车辆安

的 技术，

，

自 了切

全性技术

收稿日期：2018-12-30

28

电％》2019年第4期

技

Technical Communication

过热拓扑技术研究，解释了已有车辆过热的发生机理， 而对于新出现的问题，则需要依靠过热痕迹的分析能力， 对新的过热失效模式进行挖掘，通过车辆火灾的实车燃烧 模拟分析，探究车辆火灾燃烧痕迹蔓延趋势及在各零部件 上呈现的典型痕迹（图3)，获取了各零部件残骸对起火点 有指向意义的分析方法和过热风险试验评能

而

， 出了 的车辆火灾现 要求和车辆燃烧痕迹鉴定方法， 整车过热试验评价体系（图4)，使研究

26

通过

30

方式

2

和

。

2电磁兼容系统仿真于

通术的

通过对

的要

和系 车 要

通 和

的研分析（表

对车

发

部件的 和能的

的

车 RF模型

示

的整车布开发未

：

评而通 能

和

：

2.1面向车内外复杂电磁环境的车载射频通信链路计算模型

定的 有 的，

1)，

了 车

RF系

4

系 通 的 置位置和姿态

通过 决定系通

通 能，在

的佳样式和尺寸，如图5、'

前，利 仿真手仿真评 的最佳布置位置。而整车模型的精细 决定仿真的精 通过Hypermesh、Matlab和HFSS多软件联合模

精度的整车模型，如图7、图8

示，该

通过试验验证整车模型的精确

术可在项目开发前期 相关风险的验证评估。2.2 于寄生参数取的 兼容模术

图3

车辆钣金变色痕迹研究

现有的整车 问题往往很在整车量前被识别 整车电器安全的潜在风险源，行业内的 ：兼容仿真精不 这类

实车状况差异较 源，其在工作过

如点火系

形的

和着车

宽带的 骚 传和

备的正常工作。

解决这一题

车系级 数

耦合的方式严重

出了一种于寄生参数建模的整

源

兼容仿真分析术，对点火系

模型

进行有效抑制。该术通过取点火系统各组件的寄生参

组件的效

效阻抗的测试和仿真

结 验证组件模型的正确 后 各组件电路模型获 点火系EMI 的多参数仿真模型（图9)，为点火系统的EMI抑制措施的确定供了指

于多参数优

有效降低了点火系

抑制

术 于整车后，有效降低常规燃油车及合力车工作过 形的 （图10)。整车的GB14023电

图4

整车过热试验评价体系

兼容法规的一

通过

0

100?。

《适#电％》2019年第4期

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技

Technical Communication

表1

干扰类型

干扰出现地CDMA移动基站附近GSM移动基站附近

典型恶劣电磁环境频带范围及场强分布干扰源

干扰覆盖频段216〜960 MHz100 kHz〜1000 MHz30〜1000 MHz240〜470 MHz0.15〜4 MHz225〜400 MHz 328.6〜335.4 MHz

干扰场强度-51 dBm-36 dBm-32〜-26 dBm-36 dBm50 dBuV/m57 dBuV/m59 dBuV/m39 dBuV/m 52 dBuV/m126 dBuV/m127.5 dBuV/m

48.6〜958 MHz

126.8 dBuV/m129.5 dBuV/m117.5 dBuV/m

FM 收音机/RKE/PEPS/

TPMS/CMMB 等RKE/TPMS/PEPS 等PEPS、TPMS 等

可能影响的车载RF系统RKE/TPMS/PEPS/CMMB 等

CDMA基站发射机：SM基站发射机：SM手机CDMA手机

移动通信

信号干扰

收音机/RKE/TPMS等收音机/RKE/TPMS等RKE/TPMS 等

手机附近

高压架空送电线 外20 m处

110 kV高压线

工频干扰机场导航 信号干扰

220〜330 kV高压线500 kV高压线

机场附近

超短波定向台 下滑新标台上海（100kW)广州（30kW)

广播电视

信号附近

广播电视发射塔 附近

郑州（10kW) 天津（120kW)北京(70kW)

布局位置位置A位置B位置C位置D

'均值219.4449222.2029207. 248214.3806

、方差10.668138.973327.9744410.01297

图7 RKE天线最佳位置仿真车内后视镜⑴车内后视.(2)

C柱附近

如左2]所示，RKE接收天线整牟铋射特性

C柱《近> 丰内后視it

图5仿真优化天线的增益

图8 TPMS天线最佳位置仿真

3

(1) >车内右视使

(2> >AiiW近

整车电器架构到制造风险控制的连接系统化设计方 连接系统故障频发，以往简单地归结于供应商的制造

法和验收标准

水平差，掩盖了线束设计方面的缺陷，导致连接系统可靠 性提升乏力。

针对这一难题，一方面提出了基于制造的线束设计方 法，从效率提升、过程防呆、过程保护、物料匹配4个方面， 解决了线束在制造过程中的可靠性控制难题（图11)。通过 研究影响工人装配效率的过程因素；分析生产过程中易导致 产品损伤的 可靠性提升。

图6

高精度整车模型

料配的

x

物料 系统， 线束制造过程的

方法，物

供应商制造工装、工的

求，具备了对线束制造可靠性的评估能力。

电％》2019年第4期

30

技

Technical Communication

设，冊

阻據合及寄生参数计算

图9

电路模型

点火组件的寄生参数提取及等效电路模型验证

图10点火系统EMI抑制效果

另一方面，由于汽车电 路是多回路并联结构，单个 回路的连接功能失效，会通 过潜藏回路串联到其它电 路，形成新的通路。而传统 的电路设计及验证体系，无 法通过单个的失效点检查，来判断整车其它电器功能的 异常及线路连接的安全风

图11基于制造的线束设

计方0研究范畴

法于 要

的原因要

分

图12系统功能仿真流程及实例①

电器安全与 ② 设计；③

分设计 对安全与

的验

于

能

的实车验证，导 为此， 一电器安全与 、 ②建立

③于 计

多

验

提

方面的要

， 高。

的 &系统-整车三

验证 ，对设计、验证、

（图13)，i:设的

、分电器

验验证体系；能力；④设⑥路试验验证。图14

。分&

。

④ 设计

设计 仿真能力

方法，无

，设计，无

验证体系全，缺整车电器安全与可

体的

①

险。为此，建立了整车电路

模型仿真能力（图12)，实现了对功能逻辑、潜藏回路、导 线载荷的仿真分析，提高了整车电路设计的安全与

了 功能失效 的 。4

，

/系统/整车 ⑤

一

检

体验，建立 电器能

的车设计验证实

体系，才

基于性能目标的部件-系统-整车三级电器硬件可靠

通过一系的 设计-验证-全过

，建立了电器

性设计评价和验收标准

电器部件的千频一般占整车千频的40%，造成这些问题

移，大幅提升了电器系统的电器能

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31

设（冊*

技

Technical Communication

♦故障分析自主化

♦市场车辆残存寿命研究

(在♦市场车辆性能衰减研究

♦市场车辆寿命分布研究

产品开发

(在研）

♦生产一致性能力审查 ♦供应商物料入库标准审査 ♦供应商下线检测标准审査 ♦试生产拉量检査 ♦战略合作供应商培养♦供应商生产自动化促进

图13电器安全与可靠性保障体系

3

区域 °c

**40.4t 1.00

20.CT

ipa 3.9?

104

$FLIR

图14综合多物理场耦合的车灯设计验证实例

5

结论

本文通过对影响整车电器安全的4大关键点进行深入分 析和研究，获取了车辆过热、电磁兼容、连接系统可靠性、 电器部件可靠性的控制方法。

基于过热拓扑技术研究和燃烧痕迹分析技术，建立了 整车级过热试验评价能力，形成涵盖设计-制造-验证-售后 全过程的车辆过热管控优化集成体系，解决车辆过热隐患

、 基于 建

控制的

。

分析技术，达的

±3dB，

电

精

建的整车系统级电兼容

力器件

了对整 电

设计方 ，

参考文献：

[1] 刘振刚.汽车火灾原因调查[M].天津：天津科学技术

出版，2008.

[2] 陈渝，李旭，郭迪军.车载通信控制器电磁干扰特性

分析与优化[J].汽车工程学报，2015 (5): 209-214.

(

凌波）

过程

、

。

4个方，解决了

整车电路型

制造过

的

可靠性控制 能力的建立，

了对能 、 路、 的 分析，解

决了 性 能 的 。

基于电器全可靠性设计验体系，对电器 件 从设计、验证、生产和售后的全过程和全方位进行管控。

关联器件的高频电路型，

点系统和电 兼容 型，

基于制造

芾IJ。

、 过程 、

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