新能源商用車靜態功耗優化

許 豐，范書華

（徐州徐工汽車制造有限公司，江蘇 徐州 221000）

隨著車輛電氣系統復雜程度越來越高，影響整車靜態功耗的因素也隨之增多，車輛蓄電池也更容易發生虧電現象。而新能源車輛相比傳統燃油車增加了更多控制器，因此新能源車輛停車存放時靜態電流更大，更容易出現蓄電池虧電現象[1]。目前新能源車輛解決虧電問題主要有以下3種措施：①要求整車各電氣部件靜態電流設計值為0或很小（一般要求≤3mA），但無法從根本上杜絕靜態電流的損耗；②加裝漏電保護控制器，當控制器監測到整車電壓低于設定臨界值時，自動斷整車電，但是由于電池本身的自放電存在，所以無法徹底解決蓄電池虧電問題；③增加智能補電功能，當控制器監測到整車電壓低于設定臨界值時，動力電池自動為蓄電池補電，此方法也是目前解決新能源車輛虧電的主流方法。

雖然整車增加智能補電功能可以有效避免車輛蓄電池虧電情況發生，但智能補電功能執行過程中仍可能存在不必要的能耗浪費，因此需要同步開展系統的功能驗證，優化控制策略，實現整車節能效果提升。

1 整車靜態電流測試

1.1 測試車輛與測試設備

樣車電池：24V/60Ah，新能源車輛不需要考慮啟動電流，低壓蓄電池容量更小。

靜態電流測試設備如表1所示。

表1 靜態電流測試設備

1.2 測試方法

關閉車上所有用電設備，并斷開蓄電池，接入測試設備的電壓及電流采集通道至測試回路。車輛READY，迅速激活負載后關閉，車輛下電，電源模式切換至OFF，關閉車輛門窗等，將整車閉鎖。運行測試設備記錄電流值，根據控制器策略，等待15min，讓整車各控制器進入休眠狀態后讀取最終靜態電流值。整車靜態電流測試原理如圖1所示。

圖1 整車靜態電流測試原理圖

1.3 測試結果

根據控制策略，15min后整車控制器應進入休眠狀態，此時整車靜態電流值大幅度下降，與圖2所示測試結果基本相符，讀取整車靜態電流平均值為378mA，靜態電流值較高，與設計目標值偏差較大，需進一步分析原因。

圖2 整車靜態電流值

對整車各控制器逐個測量排查，發現ATS控制器控制策略與設計不符，長時間不休眠，從而導致BCM、RCM、DDCM、PDCM等控制器無法進入低功耗模式，斷開ATS控制器后整車靜態電流下降至90mA，整車靜態電流下降效果明顯，如圖3所示。

圖3 斷開ATS控制器后整車靜態電流值

其他靜態電流值偏大（＞3mA）的控制器，如換電控制器19mA、多媒體8mA、應急轉向泵9mA、DC/DC 8mA，需進一步優化。

2 智能補電功能驗證測試

2.1 智能補電工作流程

智能補電功能是在整車OFF狀態下蓄電池低電量時進行補電[2]，其主要原理是當蓄電池電壓持續設定時間低于設定臨界值時，智能補電控制器輸出信號喚醒VCU，同時發送補電請求信號，當VCU接收到補電請求信號后，VCU請求上高壓閉合總負繼電器，總負繼電器閉合后，使能DC/DC，DC/DC開始給低壓蓄電池充電。該過程中，如果收到Start信號，必須先斷開DC/DC使能，再執行上高壓流程。設定充電時長結束后，補電請求信號由1變為0，充電完成，VCU執行總負下高壓流程，進入休眠。其工作流程如圖4所示。

圖4 智能補電工作流程圖

2.2 驗證測試

測試設備見表2。測試方法為：關閉車上所有用電設備，并斷開蓄電池，接入電子負載、測試設備的電壓采集通道至測試回路。車輛READY，迅速激活負載后關閉，車輛下電，電源模式切換至OFF，關閉車輛門窗等，將整車閉鎖。運行電子負載，測試設備記錄電壓值、CAN報文信息。待監測電壓值降低至設定臨界值時，觀察CAN報文信息判斷智能補電功能是否正常工作，若智能補電功能工作，則關閉電子負載，測試設備繼續記錄電壓值、CAN報文信息，直至智能補電功能結束工作。智能補電功能測試原理如圖5所示。

圖5 智能補電功能測試原理圖

測試結果顯示，當蓄電池電壓降至設定臨界值時，智能補電功能可觸發，但總負繼電器閉合后，主正繼電器、輔驅繼電器相繼閉合，與設計要求總負繼電器閉合后僅使能DC/DC給蓄電池充電狀態不符，雖然可以正常給蓄電池補電，但是動力電池的補電效率降低，整車功率損耗較大，造成不必要的能量損失。通過智能補電功能測試可看出除DC/DC智能補電外，還存在其他電耗。智能補電功能測試如圖6所示。

圖6 智能補電功能測試

3 靜態功耗優化提升

3.1 靜態電流改善

優化ATS控制器控制策略，使其在車輛下電15min內正常進入休眠狀態，靜態電流值可降低至90mA。同時對換電控制器、多媒體、應急轉向泵及DC/DC進行硬件功耗優化，4個部件靜態電流值各控制在3mA以內，整車靜態電流值下降至51mA以內，基本達到設計目標值。整車靜態電流回歸測試如圖7所示。

圖7 整車靜態電流回歸測試

3.2 智能補電功能策略優化

優化VCU程序，當VCU接收到補電請求信號后，VCU請求上高壓閉合總負繼電器，總負繼電器閉合后，僅使能DC/DC，低壓蓄電池開始充電。智能補電功能回歸測試如圖8所示。

圖8 智能補電功能回歸測試

4 總結

本文就新能源商用車靜態功耗優化提出靜態電流改善及智能補電功能策略優化兩種方案，并對兩種方案分別實施了測試驗證，結果顯示將兩種方案結合可有效達成降低整車靜態功耗及避免車輛蓄電池虧電的目的，同時智能補電策略優化對于降低整車動力電池功耗也具有一定的借鑒意義。