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車載ECU電性能測(cè)試必要性分析

汽車電子
電性能測(cè)試
功能安全

一、引言：車載ECU電性能測(cè)試的核心價(jià)值

車載電子控制單元（ECU）作為車輛電子系統(tǒng)的核心控制單元，被喻為"行車電腦"或"車載大腦"，其功能覆蓋動(dòng)力系統(tǒng)控制（如燃油噴射、點(diǎn)火時(shí)機(jī)）、安全系統(tǒng)管理（如電子穩(wěn)定控制ESP、制動(dòng)控制）及整車狀態(tài)協(xié)調(diào)等關(guān)鍵領(lǐng)域?，F(xiàn)代汽車電子化程度持續(xù)提升，單車搭載ECU數(shù)量已超過80個(gè)，其可靠性直接決定車輛的安全性、動(dòng)力性能與合規(guī)性。

ECU電性能缺陷可能引發(fā)嚴(yán)重安全隱患

本田部分進(jìn)口摩托車

因FI-ECU程序缺陷可能導(dǎo)致行駛中熄火并失去驅(qū)動(dòng)力

寶馬

因高壓電池ECU軟件問題導(dǎo)致動(dòng)力中斷，涉及7萬輛電動(dòng)車召回

沃爾沃與馬克卡車

因ECU電氣噪聲干擾或低功率可能引發(fā)通信故障，召回18.7萬輛車輛

卡車制造商PACCAR

因電噪聲及電力線載波信號(hào)問題，可能導(dǎo)致ECU錯(cuò)誤處理指令或停止工作，召回220,972輛卡車

行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)一步凸顯測(cè)試的緊迫性：當(dāng)前超過60%的車輛故障根源為電子系統(tǒng)問題，其中ECU失效有相當(dāng)一部分占比。

二、國內(nèi)外電性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)體系

國際通用標(biāo)準(zhǔn)

國際通用標(biāo)準(zhǔn)中，ISO 16750-2:2023作為車載電氣和電子設(shè)備電氣負(fù)荷測(cè)試的核心標(biāo)準(zhǔn)，與舊版標(biāo)準(zhǔn)（如ISO 16750-2:2012）相比，在測(cè)試嚴(yán)苛度和技術(shù)適應(yīng)性上存在顯著差異。

關(guān)鍵測(cè)試參數(shù)變化

疊加交流電壓測(cè)試的頻率范圍由50Hz-25kHz擴(kuò)展至10Hz-200kHz，測(cè)試方式由掃頻方式變更為單頻點(diǎn)注入，測(cè)試限值劃分更加詳細(xì)。

標(biāo)準(zhǔn)號(hào) ISO 16750-2:2012 ISO 16750-2:2023
測(cè)試項(xiàng) 4.4 疊加交流電壓 4.4 疊加交流電壓
頻率范圍 50Hz-25kHz

f1=10Hz-30kHz

f2=30kHz-200kHz
測(cè)試方式 掃頻方式，三角形，對(duì)數(shù) 單頻點(diǎn)注入，2%對(duì)數(shù)步進(jìn)，駐留時(shí)間≥2s
測(cè)試限值 Upp=1V/4V/10V(24V系統(tǒng))/2V(12V系統(tǒng))

f1：Upp=6V(12V系統(tǒng))/10V(24V系統(tǒng))，Ipp=15A

f2：Upp=3V，Ipp=15A

f3：Upp=2V，Ipp=15A

f4：Upp=1V，Ipp=10A

國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)體系

國內(nèi)車載ECU電性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)體系以GB/T 28046系列為核心，其中GB/T 28046.2作為電氣負(fù)荷測(cè)試的主要依據(jù)，修改采用國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 16750-2:2012，而非等同采用，且目前尚未更新至ISO 16750:2023版本。

三、主流車企電性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)要求

德系車企在車載ECU電性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)方面以嚴(yán)苛性和技術(shù)前瞻性著稱，其標(biāo)準(zhǔn)要求普遍高于國際通用標(biāo)準(zhǔn)，尤其在環(huán)境適應(yīng)性、電磁兼容性（EMC）及可靠性測(cè)試維度形成顯著差異。

大眾（Volkswagen）

以VW 80000標(biāo)準(zhǔn)為核心，瞬態(tài)欠電壓測(cè)試覆蓋短時(shí)和長時(shí)電壓跌落，且標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了對(duì)多路供電電壓的均衡電流和開關(guān)耐久性試驗(yàn)的測(cè)試要求。其疊加交流電壓試驗(yàn)采用掃頻方式，在15Hz-200kHz的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)試。

奔馳（Benz）

MBN LV124-1的疊加交流電壓測(cè)試覆蓋15Hz-30kHz，采用掃頻方式，測(cè)試限值為6Vpp。短時(shí)中斷測(cè)試增加到5個(gè)測(cè)試序列，且標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了介電強(qiáng)度測(cè)試的測(cè)試點(diǎn)位。

四、車載ECU電性能核心測(cè)試項(xiàng)目

電氣負(fù)荷測(cè)試

電氣負(fù)荷測(cè)試是車載ECU電性能測(cè)試的核心項(xiàng)目之一，常用測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 28046.2-2019（采標(biāo)ISO 16750-2:2012）。

測(cè)試項(xiàng)目 測(cè)試參數(shù)
供電電壓范圍 12V系統(tǒng)通常為代碼C，9V-16V；24V系統(tǒng)通常為代碼F，16V-32V；
過電壓

發(fā)動(dòng)機(jī)故障：在Tmax-20℃下施加18V（12V系統(tǒng)）/36V（24V系統(tǒng)）電壓并保持60min；

跳啟動(dòng)測(cè)試：在室溫下施加24V電壓并保持60s；
疊加交流電壓 f=50Hz-25kHz，Upp=1V/4V/10V(24V系統(tǒng))/2V(12V系統(tǒng))，掃頻方式；
供電電壓緩降和緩升 USmin降到0V，再從0V升至USmin，線性變化率0.5V/min或不大于25mV的步長；
供電電壓瞬時(shí)下降 12V系統(tǒng)最低瞬時(shí)下降電壓為4.5V，24V系統(tǒng)最低瞬時(shí)下降電壓為9V，時(shí)間100ms；
復(fù)位特性 以5%步長從USmin降到0.95USmin，保持5s后再上升至USmin，保持10s；將電壓降至0.9USmin，以此類推；
啟動(dòng)特性 12V系統(tǒng)：4個(gè)測(cè)試等級(jí)；24V系統(tǒng)：3個(gè)測(cè)試等級(jí)；
拋負(fù)載

101V試驗(yàn)脈沖（12V系統(tǒng)），202V試驗(yàn)脈沖（24V系統(tǒng)）；
反向電壓

用例1（12V系統(tǒng)）：施加4V于DUT有效輸入端子，持續(xù)60s（DUT用于未接熔斷器的交流發(fā)電機(jī)電路，且二極管能耐受反向電壓60s）；

用例2：12V系統(tǒng)反向電壓14V，24V系統(tǒng)反向電壓28V；
參考接地和供電偏移 偏移電壓為1V；
開路

單線斷開：斷開DUT/系統(tǒng)接口的一條電路，，然后恢復(fù)連接，斷開時(shí)間10s；

多線斷開：斷開DUT的連接，然后恢復(fù)連接，斷開時(shí)間10s；
短路保護(hù)

信號(hào)電路： DUT所有有效輸入和輸出端，依次連接到USmax、地，各持續(xù)（60士6）s，其他輸入和輸出端保持開路；

負(fù)載電路：連接DUT到電源，負(fù)載電路處于工作狀態(tài)，持續(xù)時(shí)間需商定；
耐電壓

濕熱循環(huán)試驗(yàn)后，將DUT在室溫下放置0.5h，對(duì)DUT施加正弦電壓500V（有效值）（50Hz-60Hz），持續(xù)時(shí)間60s：

—— 在帶有電絕緣的端子間；
—— 在帶有電絕緣的端子和帶有電傳導(dǎo)面的殼體間；
—— 塑料外殼情況下，在端子和包裹外殼的電極（例如金屬箔）間；
絕緣電阻

濕熱循環(huán)試驗(yàn)后，將DUT在室溫下放置0.5h，對(duì)DUT施加500V直流電壓，持續(xù)時(shí)間60s：

—— 在帶有電絕緣的端子間；
—— 在帶有電絕緣的端子和帶有電傳導(dǎo)面的殼體間；
—— 塑料外殼情況下，在端子和包裹外殼的電極（例如金屬箔）間；

五、測(cè)試系統(tǒng)

標(biāo)準(zhǔn)支持

  • ISO 16750-2:2023
  • VW 80000:2021
  • MBN LV124-1 2013
  • ISO 21780:2020
  • GB/T 45120-2024
  • MBN LV148 2013
  • ......

綠測(cè)科技PTS系列電性能測(cè)試系統(tǒng)由PTS系列電源系統(tǒng)、拋負(fù)載模塊（可選）、微中斷模塊（可選）等設(shè)備組成，是一款模塊化、高精度的專業(yè)測(cè)試平臺(tái)，專為汽車零部件的電性能測(cè)試而設(shè)計(jì)。

高集成度設(shè)計(jì)
軟硬件一體化
多標(biāo)準(zhǔn)兼容
易于擴(kuò)展
測(cè)試系統(tǒng)

PTS系列電源系統(tǒng)

六、測(cè)試軟件

VectWorks電性能測(cè)試軟件是綠測(cè)科技基于GtestWorks自動(dòng)化測(cè)試平臺(tái)而開發(fā)的一款軟件，其引擎基于動(dòng)態(tài)測(cè)試腳本執(zhí)行，這種基礎(chǔ)架構(gòu)便于輕松、直接配置測(cè)試序列，無需關(guān)心如何遠(yuǎn)程控制儀器的特定知識(shí)，只需配置所要測(cè)試的項(xiàng)目及試驗(yàn)等級(jí)，具備很高的靈活性。

軟件為用戶提供符合標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試模版，可進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)獲取、波形編輯、配置導(dǎo)入導(dǎo)出、報(bào)告查看等等，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜測(cè)試的自動(dòng)化。

核心功能

閉環(huán)動(dòng)態(tài)測(cè)試

集成實(shí)時(shí)監(jiān)控與動(dòng)態(tài)反饋機(jī)制

高低壓疊加紋波測(cè)試

遵照標(biāo)準(zhǔn)校驗(yàn)要求（含紋波Upp、Ipp監(jiān)控）

電源與功放架構(gòu)

兼容雙極性電源與功放架構(gòu)方案

七、結(jié)論

車載ECU電性能測(cè)試是保障車輛安全、實(shí)現(xiàn)法規(guī)合規(guī)及提升市場(chǎng)競(jìng)爭力的戰(zhàn)略環(huán)節(jié)，其核心價(jià)值體現(xiàn)在三個(gè)維度：

法規(guī)合規(guī)

構(gòu)建全球市場(chǎng)準(zhǔn)入基礎(chǔ)

故障預(yù)防

降低品牌風(fēng)險(xiǎn)與召回成本

研發(fā)優(yōu)化

提升研發(fā)效率與競(jìng)爭力

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