本文主要讨论了汽车在雷电环境下的雷电效应及其测试方法。文章通过具体案例介绍了汽车遭遇雷击后的损害情况,并分析了现代汽车结构特点如何影响其抗雷电能力。此外,文章还详细阐述了汽车雷电试验的方法和注意事项,包括直接效应和间接效应的测试,以及相关的国际和国家标准。
随着碳纤维车体的使用导致阻抗增大,通雷电流能力降低。而大量电子器件的使用减少了汽车的抗雷电干扰能力。新能源电池的广泛应用增加了雷击短路的风险。
汽车雷电效应
雷电直接效应:因雷电通道直接附着于汽车或因雷电流的传导造成的汽车及设备损伤或损坏的物理效应。
其他效应:冲击效应、热效应、电磁效应、致盲等。
雷电间接效应:遭受雷击时,各种的感应耦合导致电气设备损坏或故障的物理效应。
具体类型:孔缝耦合、电阻耦合、静电耦合、天线耦合等。
汽车雷电试验方法
直接效应试验:
a. 高电压试验:确定雷电的“入点”和“出点”。
b. 大电流试验:评定产品的抗雷电流能力。
a. 小电流试验:确定大电流的路径。
b. 脉冲电磁场试验:评估感应的阈值。
一、高电压试验
试验内容:采用棒电极,电极距离试验件不小于1.5m(车体宽度),放点位置共5个,分别为车辆四角和中心位置形,每个位置点正负极性放电各3次。
试验波形:波形为上升时间为50µs~250µs的波形,幅值的大小由试验件被击穿或闪络滑过试验件所决定。
二、大电流测试
试验内容:采用端部带绝缘球的金属电极,电流入点由高电压试验确定的附着点或顶盖外板的最高金属位置。电流出点为轮毂螺栓,采用10/350µs波形,放电一次。
试验波形:波形上升时间(10±2)µs,半峰值时间(350±70)µs,电流峰值(100±10)kA,单位能量(2.5±0.5)MJ/Ω。
三、小电流试验
试验内容:采用直接连接,将冲击电流幅度由高到低分三个等级,逐级试验,并采用探头对内部线缆等进行测量。
试验波形与大电流波形一致,幅值500A。
小电流试验测量:
1) 开路电压(Voc)测量时应断开测试线缆两端的设备线缆束,并使用低阻抗的接地装置将测试线缆的另一端进行接地。对于测试线缆,以及同一线缆束中的其它屏蔽层,如果实际安装时这些屏蔽层是正常接地的,则均应按照正常方式接地。
2) 短路电流(Isc)测量时线缆的两端均使用低阻抗的接地装置进行接地。其它条件与1)中的描述相同。
3) 线缆束电流(Ibc)测量时线缆束的两端均应正常连接,且设备应按照正常方式安装。
4) 负载电路电压(Vl)。负载电路电压是指在线缆和邻近的接地点之间测量到的感应电压。测量时线缆束的两端均应正常连接,且机载设备应按照正常方式安装。
5) 负载电路电流(Il)指在单个导线上测量到的感应电流。测量时线缆束的两端均应正常连接,且机载设备应按照正常方式安装。
四、脉冲电磁场测试
△脉冲电场
△脉冲磁场
试验波形: 电场波形是1.2/50us的波形,电场强度50Kv/m;磁场波形是8/20us的波形。磁场强度1000A/m。
△脉冲电场波形
△脉冲磁场波形