陳素梅 田磊 王瑤 張曉林 胡志冬

摘 要：針對(duì)純電動(dòng)汽車輔助蓄電池選型困難，文章通過對(duì)純電動(dòng)汽車與燃油車在低壓電源系統(tǒng)及輔助蓄電池工作狀態(tài)等方面的差異進(jìn)行分析，從整車零部件的啟動(dòng)電流計(jì)算、輔助蓄電池容量理論計(jì)算、整車暗電流計(jì)算校核、實(shí)車驗(yàn)證等方面提供了一個(gè)對(duì)純電動(dòng)汽車輔助蓄電池選型案例，實(shí)現(xiàn)了提高輔助蓄電池選型的準(zhǔn)確性、延長輔助蓄電池使用壽命等目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：純電動(dòng)汽車;輔助蓄電池;暗電流;選型

中圖分類號(hào)：U469.7 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）20-08-03

Abstract： In terms of the difficult to select auxiliary battery for battery electric vehicle，this article analyzed the differences between battery electric vehicle and fuel vehicle in terms of low voltage power system and auxiliary batterys working status， and provided a selection example of auxiliary battery from calculation and verification of starting current of parts， auxiliary battery capacity， and leakage current etc. for a certain battery electric vehicle， which is proved to effectively improve the accuracy of auxiliary battery selection and extend the service life of auxiliary battery.

Keywords： Battery electric vehicle; Auxiliary battery; Leakage current; Design

CLC NO.： U469.7 ?Document Code： B ?Article ID： 1671-7988（2020）20-08-03

前言

純電動(dòng)汽車相對(duì)燃油車整車有兩類蓄電池，給低壓電器件供電的輔助蓄電池和給高壓電器件供電的動(dòng)力蓄電池，而純電動(dòng)汽車的輔助蓄電池功能與傳統(tǒng)燃油車蓄電池功能也有所不同。

傳統(tǒng)燃油車的蓄電池除了維持整車熄火后暗電流的消耗，同時(shí)還要保證停放一段時(shí)間后整車能夠提供起動(dòng)機(jī)瞬間啟動(dòng)的大功率需求，對(duì)蓄電池的容量要求比較高。而純電動(dòng)汽車的輔助蓄電池除了滿足暗電流的消耗外，在整車啟動(dòng)瞬間并不需要比較大的功率提供，所以純電動(dòng)汽車的輔助蓄電池基本以滿足車輛熄火后暗電流的消耗為主。

以下就結(jié)合整車設(shè)計(jì)需求及零部件情況對(duì)某款純電動(dòng)汽車輔助蓄電池容量選型方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1 純電動(dòng)汽車電氣原理框圖

純電動(dòng)汽車電氣系統(tǒng)主要包括高壓直流電氣系統(tǒng)和低壓電氣系統(tǒng)。在車型開發(fā)初期根據(jù)整車功能定義、控制系統(tǒng)部件構(gòu)成、控制策略等完成整車電氣原理框圖，如圖1所示。

根據(jù)《電氣設(shè)計(jì)任務(wù)書》的技術(shù)要求、各分系統(tǒng)原理圖，再結(jié)合各用電零部件的電氣需求對(duì)每個(gè)電氣子系統(tǒng)及零部件進(jìn)行載荷分配，并確定供電電源類型及暗電流分配。

2 整車電氣系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

根據(jù)電源分配及零部件電氣參數(shù)需求統(tǒng)計(jì)整車低壓電氣系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)如下表1所示：

此款純電動(dòng)汽車在啟動(dòng)的瞬間只有以下零部件及相關(guān)繼電器、接觸器接通需要啟動(dòng)供電，然后DCDC被整車CAN喚醒進(jìn)入工作狀態(tài)，為整車的低壓用電系統(tǒng)提供電源輸出。

根據(jù)以上統(tǒng)計(jì)可以看出，此純電動(dòng)汽車的啟動(dòng)功率要求相對(duì)于燃油車啟動(dòng)功率來說是非常小的。

3 輔助蓄電池容量理論計(jì)算

輔助蓄電池在汽車上常用工作狀態(tài)有兩種：啟動(dòng)狀態(tài)和充、放電循環(huán)狀態(tài)（向低壓用電器放電或DCDC裝置向輔助蓄電池充電）。在車輛正常使用過程中，輔助蓄電池的主要工作是在車輛啟動(dòng)時(shí)向整車啟動(dòng)系統(tǒng)提供啟動(dòng)電流及停車時(shí)常電零部件暗電流的消耗。由于純電動(dòng)汽車的輔助蓄電池不用承擔(dān)傳統(tǒng)燃油車蓄電池在汽車啟動(dòng)時(shí)的大電流放電，只需滿足停放一段時(shí)間后，能夠提供足夠的功率供表1中各零部件正常工作即可。所以，在選擇蓄電池的容量（Q/A·h）時(shí)，可以根據(jù)以下方法對(duì)輔助蓄電池容量進(jìn)行計(jì)算選型。

1）輔助蓄電池暗電流達(dá)到總?cè)萘康?0%時(shí)，汽車將不能正常工作，由于車輛鑰匙關(guān)閉后要進(jìn)行鎖車、部分部件的延時(shí)休眠消耗部分電量，所以休眠時(shí)蓄電池容量按總?cè)萘康?5%計(jì)算;

2）整車初期設(shè)計(jì)要求的停放時(shí)間（t）為42天，汽車應(yīng)能正常啟動(dòng);

3）設(shè)計(jì)初期要求：全車在正常環(huán)境下（已經(jīng)考慮自放電）的整車靜態(tài)電流一般要求不超過20 mA。

根據(jù)以上數(shù)值，計(jì)算可得整車暗電流約為17.5mA，IQ（標(biāo)準(zhǔn)2）>17.5mA>IQ（標(biāo)準(zhǔn)1），暗電流的設(shè)計(jì)目標(biāo)值可以滿足停放時(shí)間要求。

5 輔助蓄電池容量驗(yàn)證

按照零部件暗電流設(shè)計(jì)目標(biāo)完成零部件設(shè)計(jì)后進(jìn)行裝車驗(yàn)證。整車暗電流通過在蓄電池負(fù)極柱與負(fù)極線之間串接高精度數(shù)字萬用表來測試，上位機(jī)機(jī)通過數(shù)據(jù)線與萬用表相連進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)?？偩€測試設(shè)備通過整車OBD口檢測網(wǎng)絡(luò)睡眠狀態(tài)，具體測試方法如下圖2所示。

測試結(jié)果如圖3所示。通過測試結(jié)果可知，整車正常狀態(tài)下最長在10 min內(nèi)進(jìn)入休眠狀態(tài)，休眠后的整車暗電流不僅小于輔助蓄電池選型的20mA目標(biāo)值，同時(shí)小于零部件總計(jì)17.5mA的設(shè)計(jì)值，以上實(shí)車測試驗(yàn)證輔助蓄電池的45Ah的容量選擇可以滿足車輛停放42天的要求，減少輔助蓄電池的過充過放，延長其使用壽命。

考慮實(shí)際使用情況、容量衰減、天氣寒冷對(duì)放電容量的影響等方面，建議車輛停放超過半個(gè)月不使用時(shí)把蓄電池的負(fù)極斷開。

6 結(jié)束語

鑒于純電動(dòng)汽車輔助蓄電池特殊性，采用此種方法選型其容量簡單可靠。在車型開發(fā)初期就需要先定義好車輛的停放時(shí)間及整車暗電流目標(biāo)值，并在車型開發(fā)過程中嚴(yán)控相關(guān)零部件的暗電流，以便輔助蓄電池容量的選型合理并延長其使用壽命。

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