汽車起動用蓄電池虧電問題的預防和處置

呂玉林，焦治國，劉軍中，潘 花

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

1 蓄電池虧電

蓄電池，現代汽車必不可少的一部分，蓄電池種類繁多，本文主要討論傳統燃油汽車使用的用于車輛起動的免維護鉛酸蓄電池。它是一種將化學能轉化為電能的裝置，屬于直流電源，如圖1所示。它的作用有：①起動發動機，提供強大的起動電流；②當發電機過載時，協助發電機向車輛電器設備供電；③調節整車電壓穩定的作用；④儲存電量。

圖1 免維護蓄電池

對于乘用車車型，普通起動用蓄電池滿電電壓一般12.75V，當電池電壓下降到12.2V時，電量約為50%，此時定義為虧電；當電池電壓下降到11.8V時，電量約為20%，此時定義為嚴重虧電，此時發動機會起動困難。低于11.8V時，電池內部已損壞，電池必須報廢了。表1更加清楚地說明了蓄電池電壓與電量的狀態。

表1 蓄電池電壓與電量狀態說明

2 蓄電池虧電影響及原因

起動用蓄電池，顧名思義，主要功能是用于起動發動機，一旦虧電嚴重，將導致車輛無法起動，影響車輛使用。虧電的原因大致可以分為幾類。

1）蓄電池內部有損壞，不蓄電。電池制造缺陷、達到使用壽命或使用維護不當等都會導致蓄電池損壞，不能儲存電量，對此類已損壞蓄電池必須更換處理。

2）蓄電池短時間過度放電。①車輛熄火狀態，過度使用車輛用電設備，如空調、前照燈、音響等，蓄電池電量快速釋放，導致虧電；②車輛鎖車后，因個別用電設備未關閉，導致持續消耗電池電量，最終導致虧電；③車輛因零部件問題無法起動，用戶未能覺察到問題存在，而頻繁起動，導致虧電。

3）蓄電池長時間慢放電。①蓄電池儲存時間過長，緩慢自放電，未及時充電；②車輛長時間不用，車輛自身靜態電流過度消耗蓄電池電量，導致虧電。

4）不能及時補充電量。因發電機故障或線路連接不良，導致蓄電池不能補充本應來自發電機的電量，導致車輛使用過程中，蓄電池電量被耗盡。

3 虧電的預防及措施

明確的蓄電池損壞或發電機故障導致的蓄電池虧電，不做重點論述，這里討論的虧電預防及措施主要針對設計預防和蓄電池存儲、調試、使用的管控。

3.1 車輛設計階段的虧電預防及措施

3.1.1 靜態電流設計

車輛電氣電子化功能不斷豐富，用電部件增多，且很多控制器需要有記憶功能，比如車身控制器、組合儀表、車聯網控制器等。車輛鎖閉后，整車所有控制器進入休眠狀態，需要記憶功能的控制器低功耗運行，低功耗運行電流即靜態電流，整車靜態電流一般應小于20mA。

在設計階段，首先確定整車靜態電流目標值，然后分解給各控制器，明確各控制器靜態電流目標值。控制器靜態電流經驗證滿足目標要求，則通過；如果經多方案設計仍不能達成目標，則重新調整該控制器的目標值，但要確保整車靜態電流目標值達成。設計驗證流程圖如圖2所示。

圖2 整車靜態電流設計流程圖

車輛制造環節，應制定控制計劃，設定檢測頻次，監測整車靜態電流符合情況。

出口到較遠國家的車輛，一般海運40多天，車輛到港后會有部分車輛無法起動情況，主要原因是靜態電流消耗電量，導致蓄電池虧電。目前較為成熟的設計是增加海運短路器或海運熔斷器，運輸時拔出海運短路器或海運熔斷器，切斷非必要控制器電源，僅保留起動和行駛相關控制器電源，降低整車靜態電流，有效解決靜態電流引起的虧電問題。海運短路器參照圖3。

圖3 海運短路器示意圖

3.1.2 節電設計

車輛在熄火狀態，如果某一個電子電器件不休眠或長時間消耗電量，必然導致蓄電池虧電，節電設計就是要在車輛熄火后最大限度降低電量消耗，分為電器件休眠設計和強制切斷電源設計。

休眠設計主要針對車載控制器，當車輛閉鎖后，所有控制器30s后進入休眠狀態，通過對靜態電流檢測，可以判定休眠是否正常。

對于室內照明燈、位置燈、背景燈等部件，當車輛熄火后，如果這些燈光沒有關閉，長時間點亮，會導致蓄電池快速虧電，因此需要進行強制切斷電源設計。識別這些車輛熄火后仍需工作的電器設備，通過節電設計，設定工作時長，達到工作時長后強行關閉這些用電設備。例如，熄火后尾門由關閉到打開狀態，行李廂燈點亮提供照明，關閉尾門，行李廂燈熄滅；如果尾門再次打開后忘記關閉或未關閉到位，則行李廂燈持續工作，當點亮時間等于T1時，整車控制器強制切斷行李廂照明燈電源，行李廂燈立即熄滅，車輛轉為節電狀態，圖4是該節電設計的時序圖。通過節電設計可以有效降低蓄電池虧電的發生。

圖4 行李廂燈節電設計時序圖

3.2 車輛制造過程的虧電預防及措施

3.2.1 入廠電壓控制

因蓄電池自放電及運輸過程、儲存時間問題，要求蓄電池入廠全部滿電是不符合實際的，同時考慮到后續的車輛調試、靜置、存儲等環節的電量消耗，要求入廠蓄電池靜態電量大于等于90%，即電壓大于等于12.67V，參見表2和圖5所示蓄電池電量與電壓關系圖。且要求存放的有效時間不大于4周，并做好蓄電池倉儲環節的電量維護工作。蓄電池電量與電壓關系曲線根據各廠家蓄電池特性確定，文中曲線圖僅為一示例。

表2 電量與電壓關系表（25℃）

圖5 蓄電池電量與電壓關系曲線

3.2.2 調試過程控制

汽車下線后需要對電器功能進行調試返修，在調試過程中，尤其返修過程中會消耗電池電量，過程中不注意管控，電池電壓在交付入庫時偏低，會影響蓄電池壽命，影響車輛的使用。

根據產線規劃、資金投入、調試方式等不同，蓄電池電量過程控制可有不同的方法，在此介紹兩種。

方法一是車輛調試過程采用專用的調試電源。這種方法需要在汽車調試生產線設計時做好規劃，整條調試線統一電源供電，每個調試工位設置一組電源線，車輛調試前，將電源線連接到車輛上，這樣整個調試過程不消耗蓄電池電量。這種方法初期投入大，但后期蓄電池的電量管控非常好。

方法二是車輛交付前對不達標的蓄電池更換充電。這種方法是車輛下線后正常調試，入庫前檢查蓄電池電壓，當電壓低于某一標準值時，將蓄電池更換，更換下來的蓄電池送至專設充電場地進行充電備用。該方法需要大量的檢測工作，且在調試過程中做好用電控制，降低更換蓄電池的數量。比如，①養成良好的節能習慣，休息、午餐等非調試時間，關閉用電設備，關閉車輛；②下發控制計劃做好明確規定，避免頻繁起動車輛；③維修耗時超過半小時，需要監測蓄電池電壓；④存放超過4周車輛，需安排對其蓄電池電壓進行檢測，并按規定進行充電或更換等。

3.3 車輛銷售環節的虧電預防及措施

3.3.1 售前管控

售前管控主要在車輛倉儲環節，在運輸或者庫存期間須通過適當的手段（比如拆掉負極連接線）讓蓄電池電量>50%，入庫車輛存放超過4周及以后每4周，需對蓄電池電壓進行全檢，不合格車輛蓄電池按規定進行充電或更換，確保交給用戶的車輛蓄電池處于良好狀態。

3.3.2 售后處置

蓄電池虧電導致的直接問題就是無法起動，服務人員接到客戶求援后，一是幫著客戶起動車輛，還應詢問、檢查可能導致虧電的原因，這些可以包含：是否長時間未用車、是否有未關閉的用電器、是否改裝了其它用電器、檢查靜態電流是否超過標準、電池是否損壞等。二是告知客戶避免導致蓄電池虧電的注意事項，如改裝車輛需要到專業機構，改裝完后檢測靜態電流大小；不要在發動機熄火狀態下長時間聽音樂；車輛不要久置不用，長時間不用車，可以拆掉蓄電池負極線等。

4 結論

車輛無法起動的一個主要因素是蓄電池虧電，本文期望從車輛的設計、制造、銷售3個環節提供預防和解決措施，降低無法起動問題的發生，給客戶更好的用車體驗。