車輛蓄電池虧電測(cè)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(chǎng)反饋我司某平臺(tái)重卡產(chǎn)品虧電現(xiàn)象較為嚴(yán)重， 且一般發(fā)生交付外部市場(chǎng)、 銷售及客戶使用期間。 為防止蓄電池電量損失， 應(yīng)需對(duì)車輛蓄電池進(jìn)行規(guī)范管理及維護(hù)保養(yǎng)。 除此之外， 通過靜置車輛蓄電池SOC測(cè)量、 整車靜態(tài)電流及電平衡測(cè)試能夠判斷整車電源系統(tǒng)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求， 確保整車電器系統(tǒng)安全工作。

1 靜置車輛蓄電池SOC測(cè)量

考慮車輛長(zhǎng)時(shí)間存放或運(yùn)輸?shù)目赡埽?則必需保證車輛在靜置一定天數(shù)后能正常啟動(dòng)， 一般要求蓄電池能夠滿足車輛連續(xù)停放6~8周 （一般國內(nèi)規(guī)定車輛停放時(shí)間為6周，歐洲為8周）。

1.1 測(cè)試準(zhǔn)備

從近期下線入庫的同一裝配訂單號(hào)的車輛中， 隨機(jī)抽取2臺(tái)， 分別編號(hào)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(cè)試方法

蓄電池電壓測(cè)量： 所有車載用電器及設(shè)備處于關(guān)閉狀態(tài)， 各相關(guān)控制器進(jìn)入休眠狀態(tài)下， 采用萬用表直流電壓擋對(duì)蓄電池兩端電壓進(jìn)行測(cè)量， 如圖1所示。

圖1 電壓測(cè)試

蓄電池容量 （SOC） -蓄電池電壓關(guān)系對(duì)照表如圖2所示。

圖2 蓄電池容量（SOC）-蓄電池電壓關(guān)系對(duì)照表

1.3 測(cè)試記錄

在不同時(shí)間段對(duì)靜置車輛按照1.2測(cè)試方法進(jìn)行蓄電池狀態(tài)測(cè)試， 并記錄表1。

表1 蓄電池狀態(tài)及整車靜態(tài)電流測(cè)試

1.4 測(cè)試結(jié)果分析

對(duì)已完成的5次測(cè)試 （車輛靜態(tài)放置6周） 數(shù)據(jù)進(jìn)行整理及分析。

1.4.1 蓄電池容量及狀況

手動(dòng)開關(guān)關(guān)閉狀態(tài)的蓄電池容量變化為： 95%、 90%、87%、 83%、 80%； 手動(dòng)開關(guān)打開狀態(tài)的蓄電池容量變化為： 99%、 92%、 88%、 85%、 81%。 明顯， 當(dāng)手動(dòng)開關(guān)打開時(shí)， 蓄電池電量損耗速度較快， 但每次測(cè)量時(shí)蓄電池狀態(tài)均為良好， 即常態(tài)下整車可正常啟動(dòng)。

1.4.2 整車靜態(tài)電流理論計(jì)算值

車輛靜置T天正常啟動(dòng)計(jì)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(dòng)SOC （25℃常溫環(huán)境下）， 取65%；I（A）——整車靜態(tài)電流； 1‰·T——蓄電池自損耗容量。

蓄電池剩余容量計(jì)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(tài)電流平均值； T——車輛靜置天數(shù)。

整車靜態(tài)電流理論計(jì)算值： 17.68mA （手動(dòng)開關(guān)關(guān)閉）、22.59mA （手動(dòng)開關(guān)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(tài)電流計(jì)算值也會(huì)有較大誤差， 但計(jì)算值較為符合行業(yè)經(jīng)驗(yàn)值。

2 整車靜態(tài)電流實(shí)際測(cè)量值

2.1 測(cè)試方法

使用CSM電性能測(cè)試設(shè)備 （2個(gè)電壓采集模塊及2.5A量程的分流計(jì)電流采集模塊） 進(jìn)行測(cè)試。

2.2 測(cè)試記錄

手動(dòng)開關(guān)關(guān)閉狀態(tài) （LT-01）， 測(cè)試數(shù)據(jù)如圖3所示。

圖3 手動(dòng)開關(guān)關(guān)閉狀態(tài)蓄電池電壓及整車靜態(tài)電流測(cè)試波形（LT-01）

采樣周期為71.8s， 共采集720個(gè)數(shù)據(jù)， 選取波形中較為平整的一塊區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)分析， 蓄電池電壓分別為12.596V、12.592V， 電壓波動(dòng)極小， 整車靜態(tài)電流為11.67mA。

手動(dòng)開關(guān)打開狀態(tài) （LT-01）， 測(cè)試數(shù)據(jù)如圖4所示。

圖4 手動(dòng)開關(guān)打開狀態(tài)蓄電池電壓及整車靜態(tài)電流測(cè)試波形（LT-01）

采樣周期為82.2s， 共采集820個(gè)數(shù)據(jù)， 選取波形中較為平整的一塊區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)分析， 蓄電池電壓分別為12.585V、12.576V， 電壓波動(dòng)極小， 整車靜態(tài)電流為17.93mA。

整車靜態(tài)電流實(shí)際測(cè)量值： 11.67mA （手動(dòng)開關(guān)關(guān)閉）、17.93mA （手動(dòng)開關(guān)打開）。

2.3 結(jié)論

被測(cè)車輛實(shí)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(dòng)， 按照公式 （2） 計(jì)算整車靜態(tài)電流應(yīng)≤42.23mA。 根據(jù)本次測(cè)試結(jié)果， 按整車靜態(tài)電流為17.93mA計(jì)算， 車輛可常溫下靜態(tài)放置約83天。

3 電平衡測(cè)試

對(duì)其中一測(cè)試車輛模擬最嚴(yán)酷條件 （夏季雨夜） 進(jìn)行電平衡測(cè)試。

1） 環(huán)境條件： 夏季工況35℃， 40%RH， 道路試驗(yàn)。

2） 測(cè)試工況， 詳見表2。

表2 夏季測(cè)試工況

3） 測(cè)試記錄如圖5~圖7所示。 注釋： 數(shù)據(jù)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(qū) （包含紅綠燈） 工況 （CLCC）

4） 數(shù)據(jù)分析及結(jié)論如下。 ①夏季高速工況 （CNL）：發(fā)電機(jī)平均發(fā)電電流40.39A， 蓄電池平均充電電流 （蓄電池負(fù)極電流） 2.968A； ②夏季郊區(qū) （包含紅綠燈） 工況（CLCC）： 發(fā)電機(jī)平均發(fā)電電流39.015A， 蓄電池平均充電電流 （蓄電池負(fù)極電流） 2.748A； ③夏季怠速工況（IDLE）： 發(fā)電機(jī)平均發(fā)電電流28.886A， 蓄電池平均充電電流 （蓄電池負(fù)極電流） 3.706A； ④綜合上述各工況測(cè)試結(jié)果分析， 測(cè)試過程中蓄電池充放電交替， 最終以小電流充電， 發(fā)電機(jī)能夠滿足各測(cè)試工況下已開啟的車載電器功率消耗。 車輛發(fā)電機(jī)、 蓄電池以及其他已開啟電器負(fù)載， 滿足電性能動(dòng)態(tài)平衡。

4 總結(jié)

通過本次車輛測(cè)試， 可認(rèn)為在滿足對(duì)蓄電池進(jìn)行規(guī)范管理及維護(hù)保養(yǎng)， 且不私自亂改和加裝用電設(shè)備直接從蓄電池正極取B+電的條件下， 我司車輛在常溫環(huán)境下靜置6周后， 蓄電池狀態(tài)良好， 車輛可以常溫正常啟動(dòng)。 主機(jī)廠在確保蓄電池本身品質(zhì)同時(shí)， 應(yīng)針對(duì)從入庫-裝車-車輛出售期間的管理， 制定規(guī)章制度， 定期對(duì)其充電、 測(cè)量， 保證其優(yōu)質(zhì)性能。 駕駛員應(yīng)自覺養(yǎng)成良好的蓄電池維護(hù)、 保養(yǎng)及使用習(xí)慣， 定期查看蓄電池電量狀態(tài)， 提高車輛用電安全意識(shí)， 避免不必要的事故發(fā)生。