車輛蓄電池虧電測試分析

范書華， 許 豐， 趙有為

（徐州徐工汽車制造有限公司， 江蘇 徐州 221000）

目前， 市場反饋我司某平臺重卡產品虧電現象較為嚴重， 且一般發生交付外部市場、 銷售及客戶使用期間。 為防止蓄電池電量損失， 應需對車輛蓄電池進行規范管理及維護保養。 除此之外， 通過靜置車輛蓄電池SOC測量、 整車靜態電流及電平衡測試能夠判斷整車電源系統是否達到設計要求， 確保整車電器系統安全工作。

1 靜置車輛蓄電池SOC測量

考慮車輛長時間存放或運輸的可能， 則必需保證車輛在靜置一定天數后能正常啟動， 一般要求蓄電池能夠滿足車輛連續停放6~8周 （一般國內規定車輛停放時間為6周，歐洲為8周）。

1.1 測試準備

從近期下線入庫的同一裝配訂單號的車輛中， 隨機抽取2臺， 分別編號如下。 LT-01： 裝配駱駝電池12V/165AH/CCA900； LT-02： 裝配駱駝電池12V/165AH/CCA900。

1.2 測試方法

蓄電池電壓測量： 所有車載用電器及設備處于關閉狀態， 各相關控制器進入休眠狀態下， 采用萬用表直流電壓擋對蓄電池兩端電壓進行測量， 如圖1所示。

圖1 電壓測試

蓄電池容量 （SOC） -蓄電池電壓關系對照表如圖2所示。

圖2 蓄電池容量（SOC）-蓄電池電壓關系對照表

1.3 測試記錄

在不同時間段對靜置車輛按照1.2測試方法進行蓄電池狀態測試， 并記錄表1。

表1 蓄電池狀態及整車靜態電流測試

1.4 測試結果分析

對已完成的5次測試 （車輛靜態放置6周） 數據進行整理及分析。

1.4.1 蓄電池容量及狀況

手動開關關閉狀態的蓄電池容量變化為： 95%、 90%、87%、 83%、 80%； 手動開關打開狀態的蓄電池容量變化為： 99%、 92%、 88%、 85%、 81%。 明顯， 當手動開關打開時， 蓄電池電量損耗速度較快， 但每次測量時蓄電池狀態均為良好， 即常態下整車可正常啟動。

1.4.2 整車靜態電流理論計算值

車輛靜置T天正常啟動計算， 公式 （1） 如下：

式中： SOC——下線車輛蓄電池一般SOC， 取95%左右； SOC——蓄電池最低啟動SOC （25℃常溫環境下）， 取65%；I（A）——整車靜態電流； 1‰·T——蓄電池自損耗容量。

蓄電池剩余容量計算， 公式 （2） 如下：

式中： SOC——蓄電池剩余電量； SOC——蓄電池初始電量； I（A）——整車靜態電流平均值； T——車輛靜置天數。

整車靜態電流理論計算值： 17.68mA （手動開關關閉）、22.59mA （手動開關打開）。 考慮到公式誤差及電池容量受溫度影響， 利用理論公式得出的整車靜態電流計算值也會有較大誤差， 但計算值較為符合行業經驗值。

2 整車靜態電流實際測量值

2.1 測試方法

使用CSM電性能測試設備 （2個電壓采集模塊及2.5A量程的分流計電流采集模塊） 進行測試。

2.2 測試記錄

手動開關關閉狀態 （LT-01）， 測試數據如圖3所示。

圖3 手動開關關閉狀態蓄電池電壓及整車靜態電流測試波形（LT-01）

采樣周期為71.8s， 共采集720個數據， 選取波形中較為平整的一塊區域進行數據分析， 蓄電池電壓分別為12.596V、12.592V， 電壓波動極小， 整車靜態電流為11.67mA。

手動開關打開狀態 （LT-01）， 測試數據如圖4所示。

圖4 手動開關打開狀態蓄電池電壓及整車靜態電流測試波形（LT-01）

采樣周期為82.2s， 共采集820個數據， 選取波形中較為平整的一塊區域進行數據分析， 蓄電池電壓分別為12.585V、12.576V， 電壓波動極小， 整車靜態電流為17.93mA。

整車靜態電流實際測量值： 11.67mA （手動開關關閉）、17.93mA （手動開關打開）。

2.3 結論

被測車輛實際蓄電池20h額定容量為165Ah， 若保證車輛在靜置6周后能正常啟動， 按照公式 （2） 計算整車靜態電流應≤42.23mA。 根據本次測試結果， 按整車靜態電流為17.93mA計算， 車輛可常溫下靜態放置約83天。

3 電平衡測試

對其中一測試車輛模擬最嚴酷條件 （夏季雨夜） 進行電平衡測試。

1） 環境條件： 夏季工況35℃， 40%RH， 道路試驗。

2） 測試工況， 詳見表2。

表2 夏季測試工況

3） 測試記錄如圖5~圖7所示。 注釋： 數據曲線中 “Φ”表示平均值； “Min” 表示最小值； “Max” 表示最大值。

圖5 夏季高速工況 （CNL）

圖7 夏季怠速工況 （IDLE）

圖6 夏季郊區 （包含紅綠燈） 工況 （CLCC）

4） 數據分析及結論如下。 ①夏季高速工況 （CNL）：發電機平均發電電流40.39A， 蓄電池平均充電電流 （蓄電池負極電流） 2.968A； ②夏季郊區 （包含紅綠燈） 工況（CLCC）： 發電機平均發電電流39.015A， 蓄電池平均充電電流 （蓄電池負極電流） 2.748A； ③夏季怠速工況（IDLE）： 發電機平均發電電流28.886A， 蓄電池平均充電電流 （蓄電池負極電流） 3.706A； ④綜合上述各工況測試結果分析， 測試過程中蓄電池充放電交替， 最終以小電流充電， 發電機能夠滿足各測試工況下已開啟的車載電器功率消耗。 車輛發電機、 蓄電池以及其他已開啟電器負載， 滿足電性能動態平衡。

4 總結

通過本次車輛測試， 可認為在滿足對蓄電池進行規范管理及維護保養， 且不私自亂改和加裝用電設備直接從蓄電池正極取B+電的條件下， 我司車輛在常溫環境下靜置6周后， 蓄電池狀態良好， 車輛可以常溫正常啟動。 主機廠在確保蓄電池本身品質同時， 應針對從入庫-裝車-車輛出售期間的管理， 制定規章制度， 定期對其充電、 測量， 保證其優質性能。 駕駛員應自覺養成良好的蓄電池維護、 保養及使用習慣， 定期查看蓄電池電量狀態， 提高車輛用電安全意識， 避免不必要的事故發生。