淺談輕卡蓄電池對冷起動性能的影響

【摘? 要】冷起動性能，是車輛寒帶性能的關(guān)鍵指標(biāo)項，需要車輛能在環(huán)境溫度-15℃以下時能夠順利起動發(fā)動機。冷起動性能受蓄電池、起動機、發(fā)動機、供油系、冷卻系等零部件的影響。本課題主要探討在其他因素相同的情況下，不同類型的蓄電池對冷起動性能的影響，并圍繞整車進行試驗驗證。

【關(guān)鍵詞】冷起動；蓄電池；試驗

中圖分類號：U463.6? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號：1003-8639（ 2023 ）08-0077-03

Discussion on the Influence of Light Truck Batteries on Cold Starting Performance

ZHU Lin

（Anhui JAC Motors Group Co.，Ltd.，Hefei 230601，China）

【Abstract】Cold start performance is a key indicator of vehicle cold zone performance，which requires the vehicle to be able to start the engine smoothly when the ambient temperature is below -15℃. Cold start performance is affected by battery，starter，engine，oil supply system，cooling system and other parts. This topic mainly discusses the influence of different types of batteries on the cold start performance under the condition of the same other factors，and carries out the test verification around the vehicle.

【Key words】cold start performance；battery；test verification

1? 蓄電池的類型

蓄電池的設(shè)計和選型主要依據(jù)整車的設(shè)計和使用需求，從而確定蓄電池的容量和布置位置。本課題選擇2臺相同的車輛進行探究，保持其動力系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)以及相應(yīng)輔材的一致，搭載不同的蓄電池進行冷起動試驗實測。蓄電池的主要類型有：鉛酸蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池和鋰聚合物電池等，目前汽車行業(yè)使用較為普遍的是鉛酸蓄電池和磷酸鐵鋰電池。鉛酸蓄電池電壓穩(wěn)定、價格低廉、維護簡單、品質(zhì)穩(wěn)定、可靠性高，但比能量低、使用壽命短、日常維護頻繁；而磷酸鐵鋰電池的壽命長、使用安全、充電快速、耐高溫，但價格較鉛酸蓄電池略貴。

2? 試驗需滿足的條件

因本試驗為整車低溫冷起動性能試驗，需要滿足以下試驗條件。

1）整車各個零部件所用油液，包括潤滑油、潤滑脂、動轉(zhuǎn)液、冷卻液等，其牌號必須為寒帶專用，車輛所搭載的蓄電池需為低溫冷起動專用蓄電池，同時要注意的是，整車要有能夠正常工作的預(yù)熱系統(tǒng)。

2）試驗環(huán)境要求：若試驗在戶外進行，需要確保天氣晴朗，無雨、雪、霧；若試驗在室內(nèi)進行，需要在專用低溫環(huán)境艙中進行。如圖1所示。

3）試驗設(shè)備要求：密度計精確度0.01g/cm3；秒表精確度0.01s；萬用表測電流精確度1A。

如出現(xiàn)下列情況之一，需要馬上停止試驗：①天氣情況無法滿足試驗環(huán)境要求；②整車任意零部件無法正常工作；③蓄電池虧電。

3? 試驗環(huán)境的設(shè)定

本課題冷起動試驗在環(huán)境艙里進行，針對不同低溫環(huán)境進行冷起動的對比試驗，設(shè)定條件見表1。

4? 試驗具體內(nèi)容和步驟

1）測量整車初始參數(shù)。在試驗前，需要先測量并記錄蓄電池的初始電壓，確保蓄電池不虧電，測量起動機的電壓，同時要測量蓄電池電解液的密度和溫度，測量機油的溫度，條件允許的情況下，也要測量發(fā)動機進出水口冷卻液溫度、燃油溫度和環(huán)境溫度。

2）如整車帶有電預(yù)熱輔助起動系統(tǒng)，則從按下電預(yù)熱開關(guān)的時刻開始計時，并在預(yù)熱進行了10～15s后接通起動機；若整車帶有獨立燃燒加熱輔助起動系統(tǒng)，則在起動了獨立燃燒加熱輔助起動系統(tǒng)后開始計時，加熱至系統(tǒng)額定時間后接通起動機；如整車無電預(yù)熱輔助起動系統(tǒng)配置或獨立燃燒加熱輔助起動系統(tǒng)配置，則在接通了起動機后開始計時。

3）為防止蓄電池深度虧電，低溫冷起動試驗最大允許連續(xù)起動次數(shù)為3次，每次起動失敗后，至少等待2min后方可進行下次起動；需要注意的是，如整車配置了獨立燃燒加熱輔助起動系統(tǒng)，則一次低溫冷起動試驗只能起動一次，如果一次起動失敗，則本次低溫冷起動試驗失敗。

4）試驗過程中，需要詳細(xì)記錄過程中的重要參數(shù)，如從接通起動機到發(fā)動機著火并開始自動運行的時間、起動時發(fā)動機拖動轉(zhuǎn)速、發(fā)動機進出水口冷卻液溫度、起動機電壓和蓄電池的電壓、電流等。圖2為起動階段電壓-時間試驗曲線，圖3為電壓-時間試驗曲線。

5）記錄起動成功后，發(fā)動機空載運行20min內(nèi)，發(fā)動機的平均轉(zhuǎn)速和發(fā)動機進出水口冷卻液溫度。溫度試驗數(shù)據(jù)見表2。溫度-時間試驗曲線見圖4。

6）暖機后采用1擋起步，起步最多可以嘗試兩次，若兩次均起步失敗，則認(rèn)為車輛在該條件下不適合起步。

7）1擋起步成功后，需根據(jù)車速逐級升擋到最高擋位，若車輛在升擋過程中平穩(wěn)加速，則本次起步試驗成功。若車輛在20min內(nèi)無法升擋至最高擋，或無法在最高擋位下穩(wěn)定車速，則認(rèn)為本次起步試驗失敗。

8）記錄從接通起動機到起步成功所經(jīng)歷的時間。

5? 試驗的結(jié)果

根據(jù)雙車對比試驗，在其他條件參數(shù)相同時，不同類型的蓄電池在不同的環(huán)境溫度下對應(yīng)的起動時間、起動次數(shù)、起動電壓見表3～表8的6組數(shù)據(jù)。

可以看到，起動起始電壓和起動最低電壓存在差值，說明在低溫時，起動機消耗的電能還是比較多的。起動的過程存在一個最低電壓，是因為發(fā)動機沒起動，無法通過發(fā)電機給蓄電池充電，導(dǎo)致車輛持續(xù)消耗電能，在低溫環(huán)境下尤其明顯。因此要求蓄電池最低電壓不能過低，防止在起動時整車其他用電器出現(xiàn)欠壓，導(dǎo)致工作不良，如位置燈或者背景燈突然變暗，就屬于這樣的情況，會影響主觀舒適性，給人一種廉價感。同理在低溫環(huán)境下起動次數(shù)過多，也會影響駕乘體驗。

選取200個樣本進行對比，圖5為鉛酸蓄電池試驗結(jié)果在樣本中排名148名，圖6為磷酸鐵鋰電池試驗結(jié)果在樣本中排名42名。

6? 結(jié)束語

本課題研究不同類型的蓄電池對輕卡冷起動性能的影響，在其他整車零部件保持一致時進行雙車對比試驗，得到如下結(jié)論。

1）蓄電池容量的增大有利于提升冷起動性能。

2）蓄電池冷起動最低電壓會隨著環(huán)境溫度的降低而降低，起動次數(shù)和時間反之。

3）磷酸鐵鋰電池在環(huán)境溫度較低時冷起動性能表現(xiàn)較鉛酸蓄電池好。

通過試驗得到的一些初步結(jié)論，給設(shè)計者對蓄電池的選型提供一定的依據(jù)。研發(fā)設(shè)計人員可以從客戶對整車的需求、車輛所需要適應(yīng)的環(huán)境溫度以及成本等方面進行考量，從而更準(zhǔn)確地對蓄電池裝置進行設(shè)計和選型。

參考文獻(xiàn)：

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（編輯? 楊? 景）

作者簡介

朱琳（1991—），女，電器設(shè)計主管工程師，研究方向為汽車電器設(shè)計和汽車網(wǎng)絡(luò)通信及控制器開發(fā)。