淺談降低整車靜態電流的方法策略

鄭飛鵬

（長城汽車股份有限公司技術中心，河北 保定 071000）

隨著整車電氣系統的日益復雜，電氣控制模塊在車輛上大量應用，它們中的大多數都具有常電需求，即控制模塊直接與蓄電池相連，由蓄電池直接供電。因此在車輛OFF、整車網絡完全睡眠后，這些電氣控制模塊仍然與蓄電池形成完整的閉合回路，該閉合回路中存在著大約幾毫安乃至幾十毫安的電流，該電流就是這些電氣控制模塊處于深度睡眠狀態，即低功耗狀態下的電流消耗，也就是我們在汽車開發設計中常說的靜態電流。顧名思義，整車靜態電流就是整車上所有的常電器件在車輛睡眠后形成的單個閉合回路中的靜態電流之和。

整車靜態電流的大小直接影響車輛長時間靜置后的啟動能力，靜態電流越大，靜置相同天數下，消耗蓄電池的電量越多，一旦低于一定下限值，將導致車輛無法正常啟動，因此大多數車企都在企標中對車輛的再次啟動能力作出明確標準。以長城汽車為例，企標規定：“在車輛裝配完成后，蓄電池電量應不低于90%，蓄電池滿足靜置時間40-45天后，蓄電池電荷量應不低于60%，滿足常溫起動電流需求。”這條標準也直接作為蓄電池選型的重要依據，可以說整車靜態電流的大小直接影響蓄電池的選型。因此在車輛設計開發前期，在滿足企標要求的前提下，為了盡可能地選擇容量較小的蓄電池，通常優先考慮降低整車靜態電流的方案。

1 整車電器件的常電需求分析

我們所說的常電需求，就是某些電器件由于某些原因必須直接連接蓄電池，也就是接常電，當然，接常電的同時也可以接其他電 (IG1，IG2，ACC,START)。在汽車前期設計開發中，電器件是否接常電，要看其是否具有常電需求，目前主要分為以下3類常電需求，電器件是否接常電通常由以下一類或幾類需求決定。

1.1 網絡管理需求

直接網絡管理的電氣控制模塊，需要提前完成邏輯環的建立，然后才能實現各控制器的應用報文通信，因此需要在整車上電之前給這些控制器提供電源，接常電(為方便下文描述，將具有此類需求的控制模塊定義為A類)。

1.2 記憶存儲需求

某些電氣控制模塊由于需要保存、記錄具有一定規律或特點的信息，而具備常電需求，如HUT需要記錄存儲當前時間、上次的頻道、音量；如座椅模塊需要記錄人為設置的座椅、外后視鏡位置 (將具有此類需求的控制模塊定義為B類)。

1.3 OFF狀態下的功能需求

OFF狀態下的功能需求，主要分為兩種。

1)OFF狀態下長時間工作的功能需求，這里的長時間指的是功能需要在車輛OFF后至車輛下一次喚醒前的時間段內工作。如PEPS的車輛防盜功能，ESCL的轉向管柱鎖止功能等 (將具有此類需求的控制模塊定義為C類)。

2)OFF狀態下短時間工作的功能需求，這里的短時間通常指幾分鐘 (由各整車廠自主定義)，指的是功能需要在車輛OFF之后的幾分鐘之內的時間段里工作，如RSDS的開門防撞功能，前照燈模塊的“跟隨回家”功能，IFC模塊在車輛OFF后大約500 ms的閃存時間以及某些電器件的復位功能等。或者是在車輛解鎖后到整車上電前的時間內工作，如CVVL在發動機啟動前需提前喚醒 (將具有此類需求的控制模塊定義為D類)。

2 淺談降低靜態電流的方法

在各個車型項目的設計開發進程中，可以通過配置表、功能列表以及項目信息分析出該項目的電子電氣零部件BOM，對于BOM中的電氣控制模塊，主要通過以下流程來分析，如圖1所示。

圖1 設計開發進程流程

2.1 常接電控制模塊

根據汽車基礎電氣知識，分析配置表、功能列表基本可以分析出需要的電氣控制模塊。再分析是否具有上述的3種常電需求，若具備常電需求，則至少有1個引腳接常電，否則接IG電或ACC電。常見的可能接常電的電氣控制模塊見表1。

表1 常見的可能接常電的電氣控制模塊（暫不包含新能源車型）

2.2 對于D類控制模塊的策略

對于可能接常電的電氣控制模塊，在分析其是僅有D類需求決定，對于此類模塊可利用延時繼電器控制其車輛OFF之后或從車輛喚醒到整車上電的時間內工作，如圖2所示。

圖2 D類控制模塊策略

圖2中常電控制模塊通常指必須接常電的模塊，在實際開發設計中，通常用車身控制單元 (BCM)作為延時主控單元。

1)當BCM接收到整車下電信號后，BCM內部計時器開始計時， (在此之前，延時繼電器一直處于閉合狀態)，當計時m分鐘后，BCM發出電平信號控制延時繼電器斷開，如圖3所示。

圖3 BCM接收到整車下電信號后延遲繼電器動作信號

2)當BCM接收到車輛解鎖、車門開啟信號后，BCM發出電平信號控制延時繼電器閉合 (在此之前，繼電器一直處于斷開狀態)，此時BCM內部計時器開始計時，若在此計時期間電源模式為非ON擋，當計時n分鐘后，BCM發出電平信號控制延時繼電器斷開，如圖4所示。

圖4 BCM接收到整車解鎖信號后延遲繼電器動作信號

2.3 對于非D類控制模塊的策略

以上2.2章節主要是針對D類電氣控制模塊的策略，下面分析非D類常電需求的電氣控制模塊在如何降低靜態電流上的一些方法策略。

2.3.1 OFF狀態下的定時關閉策略

定時關閉策略，主要是針對具有C類常電需求的控制模塊，指當車輛鎖車睡眠后，在被靜置M天內，無任何操作車輛行為 (通常指車輛解鎖和開車門行為)，則相關控制模塊進入一種深度睡眠模式。這里的深度睡眠模式是相對于控制模塊的普通睡眠模式而定義的，具體表現形式是關閉該類模塊在車輛OFF狀態下的部分功能，從而實現降低靜態電流，在檢測到整車上電后 (整車電源模式為非OFF狀態)，功能恢復到正常模式。

下面主要介紹以下3種控制模塊的深度睡眠模式，見表2。

表2 深度睡眠模式

2.3.2 對于輪詢類功能的優化策略

在整車OFF睡眠后，某些控制器需要周期性喚醒來滿足OFF狀態下功能的實現，如TPMS周期性喚醒來接受胎壓傳感器信號，某廠家的TPMS控制器OFF狀態下的喚醒策略：30 ms的睡眠狀態，此時微處理器與CAN收發器、射頻接收芯片不需要工作，處于省電模式，靜態電流為0.9 mA；1 ms的喚醒狀態，此時射頻接收芯片處于運行狀態，靜態電流為14 mA；當接收到胎壓傳感器信號后喚醒800 ms，喚醒電流為40 mA(OFF狀態下胎壓傳感器每一小時發1次胎壓信號)。

也就是說，TPMS每小時被喚醒一次約800 ms，其他絕大多數時間處于周期性喚醒，因此為降低靜態電流，通常采用延長輪詢周期的方法，如將睡眠周期延長至300 ms(可由各整車廠定義)時，當整車睡眠被靜置M天后，TPMS控制器延長輪詢周期，進入節電模式，如圖5所示。

圖5 TPMS睡眠狀態示意圖

經計算，延長輪詢周期后，靜態電流相較于之前，明顯減小，見表3。

表3 整車靜置延長輪詢周期靜態電流

3 降低靜態電流對蓄電池選型的影響

以上主要介紹了整車靜態電流的優化策略，主要分為兩類：一種是通過將某些控制模塊接延時繼電器來降低靜態電流；另一種是在車輛睡眠靜止M天后，關閉或降級某些功能來降低靜態電流。下面主要來驗證一下這兩類優化策略對蓄電池選型的影響。在蓄電池選型計算過程中，通常用下面公式來估算蓄電池容量：

式中：IQC——整車靜態電流；SOCStart——初始蓄電池容量；SOCPark——放置后蓄電池容量；1.2‰——蓄電池每天自損耗電量；T——車輛放置天數(40-45天)；C20——20小時率容量。

由以上公式可知，在蓄電池選型過程中，降低靜態電流對蓄電池容量的減小具有明顯作用，從經驗上來說，整車靜態電流每降低1 mA，蓄電池容量可減小4 Ah。

4 結語

鑒于整車靜態電流的重要意義，降低整車靜態電流目標值是每一位電源分配設計人員所必須考慮的，除了本文中所列舉的優化策略，還可以從提升各零部件電路硬件性能層面考慮，如收發器、驅動電路等方面，在此本文不再闡述。