車載娛樂總成的靜態電流分析

郝 賡，畢騰飛

（中國汽車技術研究中心有限公司，天津 300300）

1 概述

在汽車技術突飛猛進的當代，汽車已經不再僅僅是簡單的代步工具，功能日漸完善的電子器件進一步提升了汽車的安全性能與娛樂功能。這些電子器件在待機或休眠狀態下常有靜態電流 （或稱暗電流）產生，消耗蓄電池電量。若各電子器件靜態電流控制不當，較大的靜態電流大量消耗蓄電池電量，容易導致蓄電池饋電，影響汽車正常啟動，甚至影響蓄電池壽命［1-2］。因此對于具有待機或休眠功能的電子器件，靜態電流的控制具有重要實際價值。

近幾年來互聯網高速發展，人們對車載娛樂設備的需求日益加大，老式的車載收音機已經無法滿足車主與乘客對娛樂方面的需求，同時伴隨著各種智能軟件的出現，車載娛樂總成 （下稱車機）還有兼負起控制車輛相關設置與車載網絡通信等功能，這就導致車機的功率相比車載收音機會有較大增加［3-5］。并且人們對智能設備的屏幕要求愈發嚴格，屏幕尺寸亮度分辨率等要求日漸提升，車機面臨同樣的問題，屏幕技術水平的提升會導致功率進一步增加。而為了提升用戶使用體驗，即使車機在不工作的狀態下仍會保持待機或休眠狀態，以保證下次及時喚醒或保證車載網絡正常工作，這就導致了車機成為影響車輛靜態電流的一個重要因素，因此本文擬研究車機的靜態電流情況，為車機設計制造廠商提供優化靜態電流的思路。

2 試驗方法

通常情況下，車機休眠后的靜態電流較小，一般約為幾毫安［6］，分體式車機的主機甚至可以達到1mA以下，但是車機在啟動過程以及未休眠狀態下的維持正常工作的電流則并不處于毫安級別，大多數在1～3A范圍內。這就要求整個車機靜態電流測試系統具有較大的量程和較高的精度。本試驗采用源表作為靜態電流測量設備，既能滿足車機啟動所需的電流，又可以精確測量休眠狀態下車機的靜態電流。本試驗將電源、源表、車機串聯，在車機正常工作電壓下啟動車機，隨后將車機置于休眠狀態，待休眠狀態穩定后保持12h，使用源表記錄這12h的電流并取平均值作為該車機靜態電流，試驗裝置連接見圖1。

圖1 靜態電流測試裝置連接

3 分析與討論

試驗中，將某型號3臺車機編號為1#、2#、3#，在25℃室溫下分別進行靜態電流測試試驗，3臺車機的平均靜態電流依次為3.45mA、3.50mA、3.38mA。但是在測試過程中，源表顯示的靜態電流多數在3mA以下，而12h后的平均值卻超過3mA，為進一步探究此現象，作出3臺樣品的靜態電流-時間曲線。因記錄靜態電流在12h之內取樣點過多且重復性極強，故在此只截取3臺車機穩定休眠后，1h時間段內的電流-時間曲線，如圖2所示。

圖2 車機部分靜態電流曲線

3臺車機在休眠狀態穩定后，雖然絕大多數電流采樣值在3mA以下，但是存在靜態電流周期性增加的情況，間隔約60～180s出現一次。這些電流值多數處于5～25mA區間內，遠大于3mA，所以使得平均電流值超過了3mA，導致功率增加，耗電量增加。為探究這些電流跳動數值分布情況，將3臺車機靜態電流頻率分布列于圖3。

圖3 車機靜態電流頻率分布

3臺車機靜態電流主要分布在3mA以下，但電流跳動的部分仍占一定比例，這部分導致了平均電流高于電流集中分布區間的數值。其中，1號車機超過82%的靜態電流處在2.75～2.85mA區間內，而超過3mA部分占6.80%；2號車機位于2.85～2.90mA區間內的靜態電流占比最大，為46.88%，其次，2.80～2.85mA區間內的電流占37.42%，而超過3mA部分占7.70%；3號車機靜態電流集中分布在2.70～2.75mA區間內，這部分靜態電流占總體的54.58%， 2.65～2.70mA區間內的靜態電流占17.73%，2.75～2.80mA之間的電流占17.39%，而3mA以上的靜態電流有6.66%，在3臺樣品車機中占比最少。

3臺樣品車機靜態電流集中分布的區間分別為2.75～2.85mA、2.85～2.90mA、2.70～2.75mA，而靜態電流12h平均值則分別為3.45mA、3.50mA、3.38mA，可以明顯發現靜態電流集中分布區間的數值越小，則靜態電流12h平均值也越小。雖然靜態電流波動導致了平均值增加，但是波動導致電流增加的數值大小接近，增加部分數值約0.60～0.70mA。

在實際使用中，不乏車機在高低溫環境下休眠的情況，為了研究在高低溫下車機的靜態電流，將車機置于75℃和-30℃下休眠并測試記錄其12h靜態電流，結果列于表1。

在-30℃的低溫環境條件下，3臺車機的平均靜態電流分別為3.57mA，3.59mA和3.55mA，數值上沒有顯著的差異，但是3臺車機靜態電流的分布卻有所不同。1號車機低溫下靜態電流主要分布在2.75～2.8mA，占總體51.02%，而超過3mA部分占6.00%；2號車機低溫靜態電流主要分布在2.85～2.9mA，占48.79%，超過3mA部分占5.93%；3號車機低溫靜態電流主要分布在2.7～2.75mA，占47.48%，超過3mA部分占6.04%。3臺車機低溫下靜態電流集中分布的區間有一定的差異，分布情況與3臺各自在室溫下的表現類似，室溫下靜態電流集中分布區間較低的車機在低溫下靜態電流集中分布區間仍較低。超過3mA的部分拉高了靜態電流平均值，3臺車機平均值并沒有出現明顯的差別，而被拉高的部分數值約0.70～0.80mA，稍高于室溫下升高的數值。低溫條件下車機靜態電流頻率分布見圖4。

表1 某型號車機高低溫下靜態電流測試結果

圖4 低溫條件下車機靜態電流頻率分布

在75℃的高溫環境條件下，3臺車機的平均靜態電流則分別增加至5.11mA、5.06mA和4.91mA。與之前兩種溫度條件類似，高溫下車機的靜態電流也存在跳變增加的情況。1號車機74.26%的靜態電流分布在3.60～3.70mA，超過3.80mA部分占8.40%；2號車機71.26%的靜態電流分布在3.60～3.70mA，超過3.80mA部分占8.21%；3號車機分布在3.40～3.50mA與3.50～3.60mA的靜態電流占比分別為42.07%和40.33%，分布的區間小于1號和2號，且僅有7.95%的電流超過3.80mA，同樣小于1號與2號車機。高溫條件下車機靜態電流頻率分布見圖5。

圖5 高溫條件下車機靜態電流頻率分布

高溫下與室溫下靜態電流分布有著相似的規律，集中分布區間數值較小的車機，平均靜態電流也較小；電流跳變部分拉高平均值，比集中分布區間提高了約1.3～1.5mA，拉高的數值大于室溫條件與低溫條件下的數值，說明高溫下電流跳變程度更惡劣。

4 小結

本試驗在25℃室溫、-30℃低溫、75℃高溫下分別測試3臺車機12h平均靜態電流，低溫下靜態電流平均值最低，室溫下次之，高溫下靜態電流平均值最高。此外，探究發現靜態電流存在周期性跳動增加的情況，導致靜態電流平均值高于電流集中分布的區間。經對比發現，3臺車機在相同的溫度條件下，因電流跳動而導致電流平均值被拉高的部分數值接近。但是在高溫下，被拉高部分數值更大，說明高溫下靜態電流跳變情況更加惡劣。