新能源商用車靜態(tài)功耗優(yōu)化

許 豐，范書華

（徐州徐工汽車制造有限公司，江蘇 徐州 221000）

隨著車輛電氣系統(tǒng)復(fù)雜程度越來越高，影響整車靜態(tài)功耗的因素也隨之增多，車輛蓄電池也更容易發(fā)生虧電現(xiàn)象。而新能源車輛相比傳統(tǒng)燃油車增加了更多控制器，因此新能源車輛停車存放時(shí)靜態(tài)電流更大，更容易出現(xiàn)蓄電池虧電現(xiàn)象[1]。目前新能源車輛解決虧電問題主要有以下3種措施：①要求整車各電氣部件靜態(tài)電流設(shè)計(jì)值為0或很?。ㄒ话阋蟆?mA），但無法從根本上杜絕靜態(tài)電流的損耗；②加裝漏電保護(hù)控制器，當(dāng)控制器監(jiān)測到整車電壓低于設(shè)定臨界值時(shí)，自動(dòng)斷整車電，但是由于電池本身的自放電存在，所以無法徹底解決蓄電池虧電問題；③增加智能補(bǔ)電功能，當(dāng)控制器監(jiān)測到整車電壓低于設(shè)定臨界值時(shí)，動(dòng)力電池自動(dòng)為蓄電池補(bǔ)電，此方法也是目前解決新能源車輛虧電的主流方法。

雖然整車增加智能補(bǔ)電功能可以有效避免車輛蓄電池虧電情況發(fā)生，但智能補(bǔ)電功能執(zhí)行過程中仍可能存在不必要的能耗浪費(fèi)，因此需要同步開展系統(tǒng)的功能驗(yàn)證，優(yōu)化控制策略，實(shí)現(xiàn)整車節(jié)能效果提升。

1 整車靜態(tài)電流測試

1.1 測試車輛與測試設(shè)備

樣車電池：24V/60Ah，新能源車輛不需要考慮啟動(dòng)電流，低壓蓄電池容量更小。

靜態(tài)電流測試設(shè)備如表1所示。

表1 靜態(tài)電流測試設(shè)備

1.2 測試方法

關(guān)閉車上所有用電設(shè)備，并斷開蓄電池，接入測試設(shè)備的電壓及電流采集通道至測試回路。車輛READY，迅速激活負(fù)載后關(guān)閉，車輛下電，電源模式切換至OFF，關(guān)閉車輛門窗等，將整車閉鎖。運(yùn)行測試設(shè)備記錄電流值，根據(jù)控制器策略，等待15min，讓整車各控制器進(jìn)入休眠狀態(tài)后讀取最終靜態(tài)電流值。整車靜態(tài)電流測試原理如圖1所示。

圖1 整車靜態(tài)電流測試原理圖

1.3 測試結(jié)果

根據(jù)控制策略，15min后整車控制器應(yīng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，此時(shí)整車靜態(tài)電流值大幅度下降，與圖2所示測試結(jié)果基本相符，讀取整車靜態(tài)電流平均值為378mA，靜態(tài)電流值較高，與設(shè)計(jì)目標(biāo)值偏差較大，需進(jìn)一步分析原因。

圖2 整車靜態(tài)電流值

對(duì)整車各控制器逐個(gè)測量排查，發(fā)現(xiàn)ATS控制器控制策略與設(shè)計(jì)不符，長時(shí)間不休眠，從而導(dǎo)致BCM、RCM、DDCM、PDCM等控制器無法進(jìn)入低功耗模式，斷開ATS控制器后整車靜態(tài)電流下降至90mA，整車靜態(tài)電流下降效果明顯，如圖3所示。

圖3 斷開ATS控制器后整車靜態(tài)電流值

其他靜態(tài)電流值偏大（＞3mA）的控制器，如換電控制器19mA、多媒體8mA、應(yīng)急轉(zhuǎn)向泵9mA、DC/DC 8mA，需進(jìn)一步優(yōu)化。

2 智能補(bǔ)電功能驗(yàn)證測試

2.1 智能補(bǔ)電工作流程

智能補(bǔ)電功能是在整車OFF狀態(tài)下蓄電池低電量時(shí)進(jìn)行補(bǔ)電[2]，其主要原理是當(dāng)蓄電池電壓持續(xù)設(shè)定時(shí)間低于設(shè)定臨界值時(shí)，智能補(bǔ)電控制器輸出信號(hào)喚醒VCU，同時(shí)發(fā)送補(bǔ)電請(qǐng)求信號(hào)，當(dāng)VCU接收到補(bǔ)電請(qǐng)求信號(hào)后，VCU請(qǐng)求上高壓閉合總負(fù)繼電器，總負(fù)繼電器閉合后，使能DC/DC，DC/DC開始給低壓蓄電池充電。該過程中，如果收到Start信號(hào)，必須先斷開DC/DC使能，再執(zhí)行上高壓流程。設(shè)定充電時(shí)長結(jié)束后，補(bǔ)電請(qǐng)求信號(hào)由1變?yōu)?，充電完成，VCU執(zhí)行總負(fù)下高壓流程，進(jìn)入休眠。其工作流程如圖4所示。

圖4 智能補(bǔ)電工作流程圖

2.2 驗(yàn)證測試

測試設(shè)備見表2。測試方法為：關(guān)閉車上所有用電設(shè)備，并斷開蓄電池，接入電子負(fù)載、測試設(shè)備的電壓采集通道至測試回路。車輛READY，迅速激活負(fù)載后關(guān)閉，車輛下電，電源模式切換至OFF，關(guān)閉車輛門窗等，將整車閉鎖。運(yùn)行電子負(fù)載，測試設(shè)備記錄電壓值、CAN報(bào)文信息。待監(jiān)測電壓值降低至設(shè)定臨界值時(shí)，觀察CAN報(bào)文信息判斷智能補(bǔ)電功能是否正常工作，若智能補(bǔ)電功能工作，則關(guān)閉電子負(fù)載，測試設(shè)備繼續(xù)記錄電壓值、CAN報(bào)文信息，直至智能補(bǔ)電功能結(jié)束工作。智能補(bǔ)電功能測試原理如圖5所示。

圖5 智能補(bǔ)電功能測試原理圖

測試結(jié)果顯示，當(dāng)蓄電池電壓降至設(shè)定臨界值時(shí)，智能補(bǔ)電功能可觸發(fā)，但總負(fù)繼電器閉合后，主正繼電器、輔驅(qū)繼電器相繼閉合，與設(shè)計(jì)要求總負(fù)繼電器閉合后僅使能DC/DC給蓄電池充電狀態(tài)不符，雖然可以正常給蓄電池補(bǔ)電，但是動(dòng)力電池的補(bǔ)電效率降低，整車功率損耗較大，造成不必要的能量損失。通過智能補(bǔ)電功能測試可看出除DC/DC智能補(bǔ)電外，還存在其他電耗。智能補(bǔ)電功能測試如圖6所示。

圖6 智能補(bǔ)電功能測試

3 靜態(tài)功耗優(yōu)化提升

3.1 靜態(tài)電流改善

優(yōu)化ATS控制器控制策略，使其在車輛下電15min內(nèi)正常進(jìn)入休眠狀態(tài)，靜態(tài)電流值可降低至90mA。同時(shí)對(duì)換電控制器、多媒體、應(yīng)急轉(zhuǎn)向泵及DC/DC進(jìn)行硬件功耗優(yōu)化，4個(gè)部件靜態(tài)電流值各控制在3mA以內(nèi)，整車靜態(tài)電流值下降至51mA以內(nèi)，基本達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)值。整車靜態(tài)電流回歸測試如圖7所示。

圖7 整車靜態(tài)電流回歸測試

3.2 智能補(bǔ)電功能策略優(yōu)化

優(yōu)化VCU程序，當(dāng)VCU接收到補(bǔ)電請(qǐng)求信號(hào)后，VCU請(qǐng)求上高壓閉合總負(fù)繼電器，總負(fù)繼電器閉合后，僅使能DC/DC，低壓蓄電池開始充電。智能補(bǔ)電功能回歸測試如圖8所示。

圖8 智能補(bǔ)電功能回歸測試

4 總結(jié)

本文就新能源商用車靜態(tài)功耗優(yōu)化提出靜態(tài)電流改善及智能補(bǔ)電功能策略優(yōu)化兩種方案，并對(duì)兩種方案分別實(shí)施了測試驗(yàn)證，結(jié)果顯示將兩種方案結(jié)合可有效達(dá)成降低整車靜態(tài)功耗及避免車輛蓄電池虧電的目的，同時(shí)智能補(bǔ)電策略優(yōu)化對(duì)于降低整車動(dòng)力電池功耗也具有一定的借鑒意義。