整車靜態電流測試系統及應用

王洪雨，岳宇鵬

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整車靜態電流測試系統及應用

王洪雨，岳宇鵬

（一汽解放汽車有限公司商用車開發院，吉林 長春 130011）

電子產品的增多導致車輛靜態電流越來越大，由此對整車靜態電流的準確測量及評價也越來越重要。文章提出了一種針對整車級的車輛靜態電流測試方法，同時開發了一套整車靜態電流測試系統，該測試系統以NI CRIO主機為核心，通過集成不同類型的數據采集板卡進行整機電壓信號、電流信號及總線信號的采集，通過PC執行測試軟件完成數據通信、記錄及后期數據的處理分析。應用該系統對某款車型進行整車靜態電流測試，實車試驗驗證該車輛整車靜電流穩態值不符合整車靜態電流設計目標要求，同時準確地定位到問題所在。

靜態電流；蓄電池；數據采集；總線信號

引言

隨著汽車電子電氣技術的迅速發展和汽車廠商新車型的不斷推出，汽車電氣功能日益增多且越來越復雜[1]。電子產品的增多導致整車靜態電流越來越大，過大的靜態電流可能導致車輛蓄電池虧電，靜態電流越大則蓄電池的能量消耗越快[2-4]。整車靜態電流直接關系到車輛蓄電池的配置和車輛靜態存放的時間。為了確保蓄電池能夠具備下一次成功起動車輛的電量，嚴格要求相關電氣產品的耗電量至關重要[5]。車輛靜態電流的測試不僅是車輛設計開發階段的主要工作，更是車輛量產后對蓄電池和其他電子負載進行質量改進、故障診斷等過程的重要手段[6]。

1 整車靜態電流特點

整車靜態電流是當汽車的點火開關處于OFF檔，并且所有的電氣件開關都關閉時，在電氣設備中流動的電流。當汽車點火開關處于OFF檔后，汽車各電子設備仍然保持著一定的電流，并在一定時間內不斷查詢是否有任務將其喚醒，這使它們在汽車熄火后的一段時間內仍然可以恢復工作[7]。整車靜態電流理想曲線如圖1所示。

圖1 整車靜態電流理想曲線示意圖

整車靜態電流測試分為如下四個階段。

1.1 點火開關IGN_ON至IGN_OFF后一段時間內

總線處于喚醒狀態，所有電控單元功能完備，電流保持正常狀態。

1.2 總線喚醒狀態下無任何操作

直至總線處于睡眠狀態，該狀態可通過總線工具進行監控，總線睡眠后不能有任何動作使總線喚醒，此時電流值將降低至特定范圍。

1.3 總線睡眠后一段時間

所有電控單元將逐個進入本機睡眠狀態，本機睡眠是網絡睡眠后進入的一種狀態，該狀態不能通過總線工具監控，只能通過采集整車電流狀態確定。本機睡眠后不能有任何動作使總線喚醒，此時電流值將降低至更小的范圍。

1.4 進入第三階段后

為保持某些必要功能可用，相關控制器要在本機睡眠后進入間歇性喚醒狀態，間歇性喚醒時間會逐漸增長，避免不必要電量的消耗。

整車靜態電流與用戶體驗直接相關，控制器喚醒會導致消耗電流增大，監控總線信息，可直接鎖定問題點，監控電流值可判定靜態電流與設計目標是否相符，二者相輔相成。

2 整車靜態電流測試方法

圖2 整車靜態電流測試系統示意圖

目前大多數的測試方法是針對單個電控單元進行靜態電流測試，將每個電控單元靜態電流相加得出整車靜態電流，該過程未考慮單控單元之間的匹配關系及整車睡眠喚醒方式。

本文提出了整車級靜態電流測試方法，從系統角度測試靜態電流，對整車所有電控單元的匹配關系和整車睡眠喚醒方式同時進行驗證，保證設計系統性和可靠性，測試示意圖如圖2所示。

測量蓄電池電流的探頭盡量靠近蓄電池負極，測量蓄電池電壓的探頭盡量靠近蓄電池正極。試驗車輛需要連續完成至少24小時數據采集或靜態電流穩定，應連續記錄蓄電池電壓、電流。按照如下步驟，進行靜態電流試驗：

1）進入駕駛室，關閉駕駛室門；

2）打開點火開關ON檔關閉點火開關，關閉車門；

3）鎖車并確保防盜系統激活。

整車靜態電流可以由公式（1）、（2）進行計算：

上式中：P——車輛靜態電流消耗，單位為瓦（W）；D——車輛設計停放時間，單位為小時（h）；I——車輛平均靜電流，單位為安培（A）。

3 整車靜態電流測試系統

整車靜態電流測試系統處理器采用NI CRIO，集成電流采集板卡、電壓采集板卡，電流采集板卡精度可達1微安，最高采樣頻率10khz，電流范圍最大可達50A，電流采集及電壓采集各4個通道，采集整車靜態電流的同時也可對單個控制器的電流進行采集。

測試設備通過以太網與上位機進行通訊，針對該系統開發了上位機處理軟件，可對采集的數據進行回放、數據分析及處理，生成測試分析報告。

該整車靜態電流測試系統結構框圖如圖3所示：

圖3 整車靜態電流測試系統結構框圖

4 基于某款車型的整車靜態電流測試分析

對某款車型的整車靜態電流進行實車測試，并對測量結果進行分析。該款車型采用雙蓄電池管理系統，其分為動力系統蓄電池和舒適系統蓄電池。動力系統蓄電池為起動用蓄電池，其連接起動機、發電機及其它起動相關用電設備；舒適系統蓄電池為非起動用蓄電池，其連接起動無關用電設備將整車靜態電流測試裝置接入到整車電氣系統中，其示意圖如圖4所示。

圖4 整車靜態電流測試裝置接入某款車型整車電氣系統示意圖

分別采集并記錄動力系統蓄電池電流、舒適系統蓄電池電流、舒適系統蓄電池端電壓以及CAN信號中代表性控制器的睡眠狀態、車門鎖開關狀態、點火開關狀態等。對該車輛進行大約24小時的整車靜態電流數據采集，采集到的數據實時地存儲在上位機中，將存儲的數據在上位機軟件中進行處理，得到數據曲線如圖5、圖6所示：

圖5 車輛熄火、鎖車至整車控制器休眠的蓄電池電流曲線

圖6 車輛熄火、鎖車后整車靜態電流曲線截圖

據圖5所示，點火開關OFF之后，蓄電池電流進入整車用電設備電流值降低的第一階段，整車閉鎖之后，由于車門電機堵轉，舒適系統蓄電池電流呈現瞬時增大的狀態。整車閉鎖后約10分鐘整車各CAN控制器進入本機休眠狀態。據圖6所示，可以直接得到動力系統蓄電池靜態電流和舒適系統蓄電池靜態電流的平均值，動力系統蓄電池整車靜電流穩態值約為33mA，舒適系統蓄電池整車靜電流穩態值約為8mA。根據整車靜態電流設計目標要求，該車輛整車靜電流穩態值不符合整車靜態電流設計目標要求。后續經過逐層排查，由動力系統蓄電池供電的陽光雨量傳感器靜態電流穩態值約為23mA，其靜態電流嚴重超標，需進一步改進設計。

5 結論

本文提出了一種整車級的車輛靜態電流測試方法及測試系統，并針對測試系統開發了后處理分析軟件，并以某款車型的靜態電流測試為例，進行總線測試及電流測試分析，與設計目標對比，給出客觀結果，保證整車靜態電流符合設計要求，確保用戶車輛停放一段時間后仍能整車起動，符合相關標準及法規要求。

[1] 王淑娟.分析汽車電子電氣工程化設計技術[J].中國-東盟博覽, 2013(6).

[2] Wang Y K. Application Status and Development Trend of Modern Automobile Electronic Technology[J]. Chemical Engineering Desi -gn Communications, 2016.

[3] Chen J S.Discussion of the Modern Electronic Technology Applica -tion and Future Development Trend on Automobile[J]. Applied Me -chanics & Materials, 2012, 155-156:627-631.

[4] 付國良.整車靜態電流設計及驗證[J].汽車電器,2015(11):17-19.

[5] 范振.車身靜電流及LIN信息采集分析系統的設計與實現[D].哈爾濱工業大學,2011.

[6] 張伯煒.車身靜電流與雨刷電機測試系統的設計[D].哈爾濱工業大學,2012.

[7] 孟冰忱.汽車電氣系統寄生電流的檢測與控制[J].山東交通科技, 2012(3):67-68.

Testing System and Application of Vehicle Quiescent Current

Wang Hongyu, Yue Yupeng

( FAW Jiefang Automobile Co, Ltd. commercial vehicle development academy, Jilin Changchun 130011 )

The increase of electronic products lead to vehicle quiescent current is getting bigger and bigger, so it is more and more important to measure and evaluate the quiescent current accurately. This paper presents a vehicle-level vehicle quiescent current testing method, and develops a vehicle quiescent current testing system. The testing system is based on NI CRIO mainframe. It integrates different types of data acquisition boards to collect the voltage signal, current signal and bus signal of the whole machine. The PC performs the testing software to complete the data communication, recording and analysis of later data. The quiescent current test of the whole vehicle is carried out by using the system. The vehicle test proves that the quiescent current value does not accord with the static current design target of the vehicle. At the same time, accurately position to the problem.

quiescent current; battery; data collection; bus signal

A

1671-7988(2018)16-22-03

U467.1

A

1671-7988(2018)16-22-03

CLC NO.: U467.1

王洪雨，就職于一汽解放汽車有限公司商用車開發院；岳宇鵬，就職于一汽解放汽車有限公司商用車開發院。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.16.008