崔振亞，沈海洋，徐川程（吉利汽車研究院 （寧波）有限公司，浙江 寧波 315300）

1 引言

靜態(tài)功耗是汽車的一項(xiàng)重要指標(biāo)，直接影響車輛長(zhǎng)時(shí)間停放后的起動(dòng)能力。隨著車輛智能化、電子化程度的加深，用電設(shè)備大幅增加，整車靜態(tài)電流越來(lái)越難以控制，采用傳統(tǒng)的控制方法很難達(dá)到控制目標(biāo)。筆者多年來(lái)從事汽車電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，在理論分析及產(chǎn)品應(yīng)用上進(jìn)行了大量的研究工作，本文將對(duì)此進(jìn)行闡述。

2 造成整車長(zhǎng)時(shí)間停放而虧電的因素

2.1 整車靜態(tài)電流與蓄電池容量不匹配

靜態(tài)電流過(guò)大而蓄電池容量太小，短時(shí)間內(nèi)蓄電池的電量被靜態(tài)電流消耗過(guò)多，造成車輛起動(dòng)時(shí)蓄電池沒(méi)有足夠的電量。因此，靜態(tài)電流指標(biāo)和蓄電池的容量的選擇必須精確計(jì)算。靜態(tài)電流指標(biāo)的制定需要以整車停放的時(shí)間以及蓄電池電量的消耗為依據(jù)。

例如，根據(jù)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)和蓄電池的特性，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)必須保證蓄電池的SOC在60%以上，而假定每次停車以后蓄電池的SOC在90%以上，而車輛的蓄電池容量為80Ah，要求能夠停放的時(shí)間為42天，則整車的靜態(tài)電流指標(biāo)應(yīng)為：

由公式（1）可知，42天內(nèi)蓄電池的電量消耗最大為80Ah×（90%-60%）=24Ah，42天內(nèi)最大允許的平均電流為24mA。

2.2 特殊的應(yīng)用場(chǎng)景需要車輛能夠停放更長(zhǎng)的時(shí)間

特殊的場(chǎng)景如海運(yùn)，可能需要車輛停放超過(guò)90天，該時(shí)間遠(yuǎn)大于客戶正常使用車輛的停放時(shí)長(zhǎng)，此時(shí)如果按照常規(guī)的設(shè)計(jì)指標(biāo)不能滿足該時(shí)長(zhǎng)要求，會(huì)造成車輛虧電，因此需要一種特殊的方法來(lái)達(dá)到停放時(shí)長(zhǎng)要求。

2.3 車輛電氣系統(tǒng)故障造成靜態(tài)電流超標(biāo)

電子系統(tǒng)復(fù)雜度的增加，發(fā)生靜態(tài)電流故障的幾率也大大增加，此類故障發(fā)生時(shí)會(huì)造成電流大幅增加，蓄電池虧電。而且此類故障非常難以排查到原因。

3 靜態(tài)電流控制的方法

3.1 電源分配設(shè)計(jì)

通過(guò)電源分配控制整車靜態(tài)電流是最直接有效的方法。如果將某個(gè)電子設(shè)備通過(guò)繼電器來(lái)供電，整車進(jìn)入休眠狀態(tài)以后繼電器斷開(kāi)，此時(shí)電子設(shè)備將完全斷電，電流為0，不會(huì)產(chǎn)生任何靜態(tài)電流。但是某些電子設(shè)備的功能與車輛上的繼電器開(kāi)閉邏輯不匹配，即繼電器無(wú)法滿足功能的需求，此時(shí)就要設(shè)計(jì)一些特殊邏輯的繼電器來(lái)滿足功能的需求。

例如電動(dòng)天窗控制器，根據(jù)天窗的功能需求，一般情況下車輛停車熄火后2min之內(nèi)天窗是可以操作的，或者駕駛員進(jìn)入車輛后未接通點(diǎn)火開(kāi)關(guān)的情況下想要打開(kāi)天窗。此種場(chǎng)景如果天窗控制器通過(guò)傳統(tǒng)的KL15繼電器或ACC繼電器是無(wú)法滿足的，因?yàn)樵谶@種場(chǎng)景下這些繼電器是斷開(kāi)的，無(wú)法滿足功能的需求。但如果將天窗控制器連接常電 （KL30電源），勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生靜態(tài)電流，控制器需要實(shí)現(xiàn)休眠喚醒的邏輯及功耗控制，零部件成本也會(huì)增加。對(duì)此我們可以采用創(chuàng)新的方法，增加一個(gè)繼電器，可以命名為舒適繼電器，采用特殊的控制邏輯，詳見(jiàn)表1。

表1 舒適繼電器控制邏輯

由表1可知，該繼電器在客戶進(jìn)入車輛前閉合，離開(kāi)車輛后斷開(kāi)，在車輛的整個(gè)駕駛循環(huán)中其閉合的時(shí)間較長(zhǎng)，可以滿足許多功能的需求。例如上文提到的天窗的使用場(chǎng)景，既滿足了功能使用需求又避免產(chǎn)生靜態(tài)電流。

3.2 整車模式設(shè)計(jì)

為保證車輛在某些場(chǎng)景下能夠有更多的停放時(shí)間，如存儲(chǔ)和運(yùn)輸，此時(shí)停放時(shí)間往往大于42天，對(duì)此需要采用特殊的方法來(lái)達(dá)到使用需求。傳統(tǒng)的方式是增加特殊的熔斷絲，如海運(yùn)熔斷絲，在海運(yùn)時(shí)拔掉熔斷絲以切斷某些負(fù)載達(dá)到降低靜態(tài)電流的目的?；蛘吒?jiǎn)單的方法，拔掉蓄電池電線，直接切斷整車電源。但是這些方式操作復(fù)雜，使用不方便，且對(duì)于運(yùn)輸人員來(lái)說(shuō)需要掌握一定的方法和技能，也增加了運(yùn)輸成本。

對(duì)此可以有一種更加創(chuàng)新的方法，軟件化的整車使用模式控制。將整車劃分為兩種模式：運(yùn)輸模式和正常模式。運(yùn)輸模式即車輛長(zhǎng)期停放，尚未銷售期間的模式。正常模式即客戶使用期間的模式。通過(guò)功能的劃分，在運(yùn)輸模式下可以有更多的功能來(lái)禁用，依此來(lái)減少靜態(tài)電流。例如無(wú)鑰匙進(jìn)入功能和時(shí)鐘功能，在運(yùn)輸模式下該功能禁用將可以減少相應(yīng)控制器的靜態(tài)電流，達(dá)到比正常模式下更小的電量消耗。在正常模式下相應(yīng)的功能打開(kāi)，滿足客戶使用需求。

模式的切換可以完全通過(guò)軟件化的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)，如診斷儀。在車輛出廠之前通過(guò)診斷儀將車輛設(shè)置為運(yùn)輸模式，車輛銷售給終端客戶時(shí)再由4S店將車輛設(shè)置為正常模式。完全無(wú)需機(jī)械操作，而且無(wú)需運(yùn)輸人員操作，方便、快捷且有效。

3.3 蓄電池節(jié)電設(shè)計(jì)

根據(jù)上文所述，停車時(shí)需要蓄電池SOC值在90%以上才能保證車輛可停放42天。如果SOC不足，也會(huì)造成長(zhǎng)時(shí)間停車后車輛不能起動(dòng)。因此，保證停車初期蓄電池電量充足也是一項(xiàng)重要的工作。

眾所周知，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)可以持續(xù)給蓄電池充電，因此通常情況下停車之前蓄電池SOC應(yīng)該是100%。造成蓄電池?fù)p耗的是在發(fā)動(dòng)機(jī)停止以后繼續(xù)工作的用電器，如多媒體設(shè)備、氛圍燈等。限制此類負(fù)載的使用將有助于減少蓄電池的消耗。

可行的方法是通過(guò)蓄電池傳感器監(jiān)測(cè)蓄電池的SOC值，當(dāng)達(dá)到一定的閾值時(shí)關(guān)閉用電器并通過(guò)儀表等顯示設(shè)備提醒用戶。蓄電池SOC值與負(fù)載關(guān)系如表2所示。

3.4 異常情況的處理

當(dāng)車輛真的發(fā)生饋電故障時(shí)，如果沒(méi)有特殊的診斷方法，故障的排查將會(huì)是一個(gè)非常困難的過(guò)程。常規(guī)的方法是當(dāng)靜態(tài)電流過(guò)高時(shí)通過(guò)逐個(gè)拔掉控制器的熔斷絲或接插件，觀察電流降低的情況來(lái)判斷是哪個(gè)控制器的故障。但是隨著當(dāng)今車輛電氣控制器數(shù)量的增多，網(wǎng)絡(luò)管理復(fù)雜程度的增加，僅通過(guò)此方法很難排查出真正的原因。因此需要一種特殊的方法。

表2 蓄電池SOC值與負(fù)載關(guān)系

筆者總結(jié)出的一種方法是通過(guò)各個(gè)常電的控制器記錄自身的休眠喚醒狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生異常的喚醒時(shí)記錄相關(guān)DTC和DID，以便通過(guò)診斷設(shè)備快速讀取故障信息，鎖定故障點(diǎn)。靜態(tài)電流監(jiān)測(cè)功能流程如圖1所示。

當(dāng)整車進(jìn)入休眠狀態(tài)以后，蓄電池傳感器監(jiān)測(cè)整車的靜態(tài)電流，如果電流值大于閾值 （如30mA），則整車通過(guò)網(wǎng)絡(luò)管理報(bào)文喚醒所有常電的控制器，并發(fā)出控制器自檢的命令。控制器接收到自檢命令后判斷此刻之前一段時(shí)間內(nèi) （如15s）自身的休眠狀態(tài)，如果15s之前控制器已處于喚醒狀態(tài)，則判斷為此控制器異常，造成整車靜態(tài)電流過(guò)高，需要記錄DTC，并通過(guò)DID記錄喚醒源及喚醒時(shí)間等信息，便于快速診斷故障原因。

圖1 靜態(tài)電流監(jiān)測(cè)功能流程圖

4 結(jié)語(yǔ)

1）整車靜態(tài)功耗問(wèn)題產(chǎn)生自停車期間用電器負(fù)載產(chǎn)生的電流消耗，合理控制電流消耗并和蓄電池容量匹配才能避免產(chǎn)生蓄電池虧電問(wèn)題。

2）僅靠傳統(tǒng)的靜態(tài)電流控制方法已無(wú)法滿足當(dāng)代車輛電氣系統(tǒng)復(fù)雜度的現(xiàn)狀，因此必須使用創(chuàng)新的方法來(lái)解決，這些創(chuàng)新的方法通常是軟件的方法。

3）本文提及的整車靜態(tài)電流控制方法均已在實(shí)際產(chǎn)品中應(yīng)用，其方案合理性已得到驗(yàn)證，對(duì)一般的車輛設(shè)計(jì)具有參考意義。