新能源车低压功能安全测试与应用

随着环保意识的增强和对能源可持续发展的追求，新能源车以其低排放、高能效等优势逐渐成为汽车行业的主流发展方向。新能源车的电气系统相较于传统燃油车更为复杂，其中低压系统作为整车电气系统的重要组成部分，承担着为车辆的控制单元、传感器、照明、娱乐等众多设备供电和信号传输的关键任务。低压系统的功能安全直接关系到整车的性能、可靠性以及驾乘人员的生命安全。因此，开展新能源车低压功能安全测试与应用研究具有重要的现实意义。

一、新能源车低压系统的重要性与安全挑战

（一）重要性

新能源车低压系统通常采用 12V 或 24V 的直流电源，为车辆的电子控制单元（ECU）、各类传感器、执行器以及车身电气设备提供稳定的电力支持。它是整车电气架构的基础，确保了车辆各个子系统之间的正常通信与协同工作。例如，在电池管理系统（BMS）中，低压系统为 BMS 的控制器和传感器供电，使其能够实时监测电池的状态，保障电池的安全运行；在车辆的照明系统中，低压系统提供了稳定的电流，保证了夜间行车的安全性。

（二）安全挑战

新能源车低压系统安全挑战诸多。车辆行驶环境复杂，振动、冲击、温度波动以及电磁干扰等外部因素，易使电气元件受损、线路出现短路或断路故障，干扰系统正常运转。同时，车辆智能化推进让低压系统电子设备增多，系统关联愈发复杂，故障传播范围扩大，功能安全问题出现的风险也随之大幅上升。

二、新能源车低压功能安全测试的主要内容

（一）测试范围

新能源车低压功能安全测试的范围涵盖了低压系统的各个方面，包括电源模块、配电模块、线束、电子控制单元以及相关的软件算法等。具体来说，需要对电源的输出稳定性、配电模块的过载保护能力、线束的绝缘性能和耐久性、电子控制单元的功能正确性以及软件算法的容错性等进行全面测试。

（二）测试标准与方法

国际上针对新能源车功能安全已出台系列标准，像 ISO 26262《道路车辆功能安全标准》，它为新能源车低压功能安全测试搭建起详尽的指导框架，涵盖功能安全概念、系统及硬件、软件设计，还有测试与验证等各环节要求。在测试方法上，主要有实验室测试与实车测试。实验室测试借助电源模拟器模拟多样电压电流输出，以检测电源模块性能，利用故障注入设备模拟线束故障来测试系统故障诊断和容错能力；实车测试是在车辆实际行驶时，对低压系统功能安全加以验证，保证其在真实环境中稳定运行。

三、新能源车低压功能安全测试的关键技术

（一）故障注入技术

故障注入技术是新能源车低压功能安全测试中的核心技术之一。它通过人为地在低压系统中引入故障，模拟实际可能出现的故障情况，以验证系统的故障诊断和容错能力。常见的故障注入方式包括硬件故障注入和软件故障注入。硬件故障注入主要通过物理手段，如短路、断路、开路等，对线束、电子元件等进行故障模拟；软件故障注入则是通过修改软件代码或数据，模拟软件运行过程中的错误和异常情况。

（二）数据采集与分析技术

在功能安全测试过程中，需要采集大量的数据，包括电压、电流、温度、信号波形等，以评估低压系统的性能和功能安全性。数据采集技术需要具备高精度、高实时性和高可靠性的特点，能够准确地记录系统在各种工况下的运行状态。采集到的数据需要通过专业的分析软件进行处理和分析，以提取有用的信息，发现系统中存在的潜在问题。例如，通过对电压和电流数据的分析，可以判断电源模块的输出稳定性；通过对信号波形的分析，可以检测系统中是否存在电磁干扰问题。

（三）自动化测试技术

为了提高测试效率和准确性，降低人为因素对测试结果的影响，自动化测试技术在新能源车低压功能安全测试中得到了广泛应用。自动化测试系统可以按照预设的测试流程和测试用例，自动完成测试设备的控制、数据的采集和分析以及测试报告的生成等工作。通过使用自动化测试技术，可以大大缩短测试周期，提高测试的覆盖率和重复性，确保测试结果的一致性和可靠性。

四、新能源车低压功能安全测试的应用场景与效果

（一）应用场景

新能源车低压功能安全测试贯穿于车辆研发、生产、使用和维护的全生命周期。在研发阶段，通过功能安全测试可以及时发现设计中的缺陷和不足，优化系统设计，提高系统的可靠性和安全性；在生产阶段，功能安全测试可以作为产品质量控制的重要手段，确保生产出的车辆符合功能安全标准的要求；在使用和维护阶段，定期进行功能安全测试可以及时发现系统在长期使用过程中出现的老化、磨损等问题，为车辆的维修和保养提供依据。

（二）应用效果

通过开展新能源车低压功能安全测试，可以有效提高低压系统的可靠性和安全性，降低车辆出现故障的风险。一方面，功能安全测试可以及时发现系统中的潜在问题，促使研发人员对系统进行改进和优化，从而提高系统的性能和

稳定性；另一方面，功能安全测试可以为车辆的故障诊断和维修提供准确的信息，缩短维修时间，降低维修成本。此外，符合功能安全标准的车辆在市场上具有更强的竞争力，能够提高消费者对车辆的信任度和满意度。

五、新能源车低压功能安全测试的未来发展趋势

（一）与智能网联技术的融合

随着智能网联技术的不断发展，新能源车将与外界进行更加广泛和深入的信息交互。低压功能安全测试将不仅仅关注车辆内部的电气系统安全，还需要考虑车辆与外界网络通信的安全性问题。例如，防止车辆通过网络被恶意攻击，导致低压系统失控等问题 [1]。因此，未来的低压功能安全测试将与智能网联安全测试相结合，形成更加全面的测试体系。

（二）测试技术的智能化发展

未来的新能源车低压功能安全测试将朝着智能化的方向发展。利用人工智能和机器学习技术，可以对测试数据进行深度分析和挖掘，自动识别系统中的潜在故障模式和风险因素，提高测试的效率和准确性 [2]。同时，智能化测试系统还可以根据测试结果自动调整测试策略和测试用例，实现测试过程的自适应优化。

（三）测试标准的不断完善

随着新能源车技术的不断进步和应用场景的不断拓展，现有的功能安全测试标准可能需要进一步完善和更新。未来的测试标准将更加注重实际使用场景的模拟和验证，提高标准的科学性和实用性 [3]。同时，国际间也将加强合作与交流，推动功能安全测试标准的全球统一，促进新能源车产业的健康发展。

六、结论

新能源车低压功能安全测试是保障车辆安全运行的重要环节。通过对低压系统的全面测试，可以及时发现系统中存在的潜在问题，提高系统的可靠性和安全性。故障注入技术、数据采集与分析技术以及自动化测试技术等关键技术的应用，为功能安全测试提供了有力的支持。未来，随着智能网联技术的发展和测试技术的智能化升级，新能源车低压功能安全测试将面临新的挑战和机遇。我们应不断加强研究和实践，推动功能安全测试技术的不断创新和完善，为新能源车产业的发展提供坚实的安全保障。

参考文献

[1] 干能强 , 蔡恒 . 新能源车低压电耗优化策略研究 [J]. 汽车电器 , 2024, (01):4-6.

[2] 刘燕朝, 张文龙, 张志伟, 等. 新能源车低压系统用蓄电池性能的探讨 [J].蓄电池 , 2023, 60 (02): 67-71.

[3] 闻俊杰 , 白国军 . 新能源汽车电源系统研究及应用 [J]. 汽车零部件 ,2019, (11): 20-24.