淺談汽車常見饋電問題及排查流程方法

蔡偉杰，楊帥帥，徐川程

（吉利汽車研究院（寧波）有限公司，浙江 寧波 315336）

1 目標

總結市場經驗教訓，系統分析饋電故障產生的原因，如何檢出及規避電流異常消耗做指導性作用。新從事此項工作的人員，對饋電的原理及常見的故障快速有個認知。

2 分析

車輛發生饋電故障，會造成車輛無法使用，通俗地講饋電的汽車如同一堆廢鐵。汽車一旦饋電會造成用戶極大的抱怨，對品牌認可度定會造成較大的影響，所以汽車饋電問題刻不容緩，是需要立刻解決和規避的故障。那么，汽車為什么會饋電呢？歸根結底，饋電問題無非是以下三個方面：充電系統故障、蓄電池故障、負載和控制器異常消耗，都需要做好系統的可靠性及魯棒性。電源系統示意如圖1所示。

圖1 電源系統示意圖

2.1 充電系統故障

充電系統故障具體表現為：充電不足、過度充電、偶發性不發電、連續性不充電及修復充電失效。

充電不足和過度充電，主要受充電策略設計合理性影響，例如：充電電壓及電流設置過低或過高、導線截面積選型過小、安裝連接不可靠或銹蝕等。為了盡可能地延長蓄電池使用壽命，充電策略中需要融入部分蓄電池修復性充電策略，如：周期性及個別極端的工況下，升高到達蓄電池兩端的電壓或控制充電電流，使蓄電池周期性地充滿電或修復性充電，避免長時間處于低電量造成的損壞。

為了降低油耗，提升汽車性能等，現在汽車上越來越多地采用智能發電機。智能發電機監測更多的系統狀態和交互信息，一旦發生某個信號不正確或失去通信，或者極端環境下部分功能限制等，造成短暫的發電機停止輸出，這種故障稱作偶發性不發電，短暫的不充電對整車用電器沒有影響，但時間過長會造成12V蓄電池電量下降甚至饋電，從而造成汽車拋錨。為了避免偶發性不充電，系統應在智能控制的基礎上保留傳統充電方式或合理的故障替代方案，從而適應各類環境和用戶習慣。

2.2 蓄電池故障

蓄電池的作用是發動機啟動時給起動機供電。當整車用電器電流大于發電機電流時，輔助發電機給整車負載供電。整車電壓不穩時，起到大容量電容的作用，從而穩定汽車電壓。把多余的電能存儲起來。充電系統不發電時，短時間給負載和控制器供電。

蓄電池故障一般是：蓄電池不充電、內部消耗電量、電能存儲能力下降、極柱銹蝕等。蓄電池在業內已是成熟產品，國內具有成熟的技術及生產能力。即便如此，大大小小的品質故障依然經常發生。控制蓄電池品質是一個持續改進的過程，不可松懈和怠慢。

蓄電池選型非常重要，選型容量過大導致整車成本壓力大。選型容量過小存在小馬拉大車的現象，容易產生饋電故障。一般來說，蓄電池選型取決于整車靜態電流的大小和負載的多少。

2.3 負載和控制器異常消耗

電流異常消耗一般分為靜態電流超標、網絡不休眠電流消耗異常、控制器無法進入低功耗等。

1）靜態電流超標，是整車上一個或多個控制器靜態電流超過設計值，會造成車輛可靜止停放時間減短。

2）網絡不休眠，整車無法進入低功耗模式，或控制器無法休眠或休眠后循環喚醒。多個控制器持續工作，并且相互之間有信號交互造成網絡無法休眠故障。一般發生于某個控制器bug，異常置位網絡管理報文，造成整車網絡處于長時間喚醒狀態。常見的這類故障出現在特殊用戶場景或低概率性偶發故障。此類問題也是最難查出原因的故障之一，需要花費一些專用知識、經驗、手段，從系統及用戶使用場景多個維度來判斷故障發生原因。為了消除此類問題發生，整車應在某個主節點ECU做監控管理方案，監控方案包括：網絡管理報文監控、使網絡保持喚醒的條件監控、ECU單體持續喚醒的原因監控等。

3）控制器無法進入低功耗，常見故障為：某個控制器因內部判斷條件錯誤，造成自身處于Active狀態，持續消耗整車電流。在這種情況下，控制器應記錄長時間在Active狀態的條件，應有故障判斷機制，如：周期性判斷功能需求狀態，若無功能需求應限時喚醒。

3 排查流程

饋電問題排查與其他問題不同，饋電問題具有概率性、偶發性及難以復現故障等特性。汽車一旦發生饋電，所有控制器可能因饋電引起的控制器重啟而破壞了故障現象。再次恢復電源電壓時，無法重現饋電的故障現象，從而錯過發生故障時的有效數據。所以排查饋電故障時，故障數據采集是非常重要的環節，采集的數據有發生故障前中后的總線log數據、整車或故障控制器的電流變化數據、整車控制器軟硬件版本信息。

饋電問題排查流程圖如圖2所示。饋電問題可基于發生問題數量分為單車個例故障與多車批量故障，將故障再分為兩類，分別是單車單次發生與單車多次發生。分別從電流消耗、蓄電池故障與充電系統3個方面進行原因分析。單車單次饋電發生，需要進行電流消耗問題排查；單車個例故障中單車多次發生、多車批量故障，需要從電流電耗、電池故障與充電系統3個方面分析。

圖2 饋電問題排查流程圖

1）電流消耗測量分析：一般車輛休眠后低壓蓄電池電流（統稱靜態電流）小于20mA，若靜態電流小于20mA，則跟蹤復發情況；若超過靜態電流20mA卻小于1A，分析確定超標配電盒，找出電流異常消耗的部件并替換，跟蹤驗證結果。

2）蓄電池故障分析：測量故障車電池充放電性能，以80Ah電池為例，放電時間為SOC*80Ah/放電電流（標準使用20h），反之驗證充電能力，通過實測值與理論值比較確認電池是否異常老化，更換蓄電池故障部件后驗證；同時確認電池內阻、CCA（Cold Cranking Ampere）值，使用內阻表測量或診斷DID讀取，若電池內阻高于10mΩ，則需要更換蓄電池后驗證。

3）充電系統分析：分為偶發性不充點、持續性不充電與充電能力差3個方面進行分析。偶發性不充電因為難以復現，需配合外部數據如后臺大數據及ECU內部記錄數據進行分析，制定針對性復現流程及改善方案；持續性不充電需采集故障數據而后分析原因，確定故障原因及制定改善方案；充電能力差，需確認發電機發電性能、蓄電池充放電性能以及蓄電池傳感器準確性3個方面，確定原因后制定改善方案，改善后軟硬件進行回歸測試。

4 小結和推廣

對于充電系統在發生異常時，應合理進入故障模式，系統發生輕微故障時，應設計合理的故障替代模式，故障替代模式應保證車輛的基本功能及安全行車，并提醒駕駛員系統故障或功能降級等。系統出現驗證故障時，應降低整車舒適功能的能耗，保證基本行車安全功能的用電。

電能存儲應嚴格按照標稱型號測試，以及驗證其性能及產品的一致性。

用電設備盡量避免從KL30直接取電，若必須采用KL30供電時，應盡量降低靜態功耗。控制器類負載應有效設計故障處理邏輯，當系統發生故障或異常，應能夠保證正常休眠，不可持續消耗整車電能。

網絡偶發性不休眠問題，整車應可以長時間記錄不休眠原因，并記錄保持不休眠的信號。