整车静态电流测试系统及应用

王洪雨，岳宇鹏



整车静态电流测试系统及应用

王洪雨，岳宇鹏

（一汽解放汽车有限公司商用车开发院，吉林 长春 130011）

电子产品的增多导致车辆静态电流越来越大，由此对整车静态电流的准确测量及评价也越来越重要。文章提出了一种针对整车级的车辆静态电流测试方法，同时开发了一套整车静态电流测试系统，该测试系统以NI CRIO主机为核心，通过集成不同类型的数据采集板卡进行整机电压信号、电流信号及总线信号的采集，通过PC执行测试软件完成数据通信、记录及后期数据的处理分析。应用该系统对某款车型进行整车静态电流测试，实车试验验证该车辆整车静电流稳态值不符合整车静态电流设计目标要求，同时准确地定位到问题所在。

静态电流；蓄电池；数据采集；总线信号

引言

随着汽车电子电气技术的迅速发展和汽车厂商新车型的不断推出，汽车电气功能日益增多且越来越复杂[1]。电子产品的增多导致整车静态电流越来越大，过大的静态电流可能导致车辆蓄电池亏电，静态电流越大则蓄电池的能量消耗越快[2-4]。整车静态电流直接关系到车辆蓄电池的配置和车辆静态存放的时间。为了确保蓄电池能够具备下一次成功起动车辆的电量，严格要求相关电气产品的耗电量至关重要[5]。车辆静态电流的测试不仅是车辆设计开发阶段的主要工作，更是车辆量产后对蓄电池和其他电子负载进行质量改进、故障诊断等过程的重要手段[6]。

1 整车静态电流特点

整车静态电流是当汽车的点火开关处于OFF档，并且所有的电气件开关都关闭时，在电气设备中流动的电流。当汽车点火开关处于OFF档后，汽车各电子设备仍然保持着一定的电流，并在一定时间内不断查询是否有任务将其唤醒，这使它们在汽车熄火后的一段时间内仍然可以恢复工作[7]。整车静态电流理想曲线如图1所示。

图1 整车静态电流理想曲线示意图

整车静态电流测试分为如下四个阶段。

1.1 点火开关IGN_ON至IGN_OFF后一段时间内

总线处于唤醒状态，所有电控单元功能完备，电流保持正常状态。

1.2 总线唤醒状态下无任何操作

直至总线处于睡眠状态，该状态可通过总线工具进行监控，总线睡眠后不能有任何动作使总线唤醒，此时电流值将降低至特定范围。

1.3 总线睡眠后一段时间

所有电控单元将逐个进入本机睡眠状态，本机睡眠是网络睡眠后进入的一种状态，该状态不能通过总线工具监控，只能通过采集整车电流状态确定。本机睡眠后不能有任何动作使总线唤醒，此时电流值将降低至更小的范围。

1.4 进入第三阶段后

为保持某些必要功能可用，相关控制器要在本机睡眠后进入间歇性唤醒状态，间歇性唤醒时间会逐渐增长，避免不必要电量的消耗。

整车静态电流与用户体验直接相关，控制器唤醒会导致消耗电流增大，监控总线信息，可直接锁定问题点，监控电流值可判定静态电流与设计目标是否相符，二者相辅相成。

2 整车静态电流测试方法

图2 整车静态电流测试系统示意图

目前大多数的测试方法是针对单个电控单元进行静态电流测试，将每个电控单元静态电流相加得出整车静态电流，该过程未考虑单控单元之间的匹配关系及整车睡眠唤醒方式。

本文提出了整车级静态电流测试方法，从系统角度测试静态电流，对整车所有电控单元的匹配关系和整车睡眠唤醒方式同时进行验证，保证设计系统性和可靠性，测试示意图如图2所示。

测量蓄电池电流的探头尽量靠近蓄电池负极，测量蓄电池电压的探头尽量靠近蓄电池正极。试验车辆需要连续完成至少24小时数据采集或静态电流稳定，应连续记录蓄电池电压、电流。按照如下步骤，进行静态电流试验：

1）进入驾驶室，关闭驾驶室门；

2）打开点火开关ON档关闭点火开关，关闭车门；

3）锁车并确保防盗系统激活。

整车静态电流可以由公式（1）、（2）进行计算：

上式中：P——车辆静态电流消耗，单位为瓦（W）；D——车辆设计停放时间，单位为小时（h）；I——车辆平均静电流，单位为安培（A）。

3 整车静态电流测试系统

整车静态电流测试系统处理器采用NI CRIO，集成电流采集板卡、电压采集板卡，电流采集板卡精度可达1微安，最高采样频率10khz，电流范围最大可达50A，电流采集及电压采集各4个通道，采集整车静态电流的同时也可对单个控制器的电流进行采集。

测试设备通过以太网与上位机进行通讯，针对该系统开发了上位机处理软件，可对采集的数据进行回放、数据分析及处理，生成测试分析报告。

该整车静态电流测试系统结构框图如图3所示：

图3 整车静态电流测试系统结构框图

4 基于某款车型的整车静态电流测试分析

对某款车型的整车静态电流进行实车测试，并对测量结果进行分析。该款车型采用双蓄电池管理系统，其分为动力系统蓄电池和舒适系统蓄电池。动力系统蓄电池为起动用蓄电池，其连接起动机、发电机及其它起动相关用电设备；舒适系统蓄电池为非起动用蓄电池，其连接起动无关用电设备将整车静态电流测试装置接入到整车电气系统中，其示意图如图4所示。

图4 整车静态电流测试装置接入某款车型整车电气系统示意图

分别采集并记录动力系统蓄电池电流、舒适系统蓄电池电流、舒适系统蓄电池端电压以及CAN信号中代表性控制器的睡眠状态、车门锁开关状态、点火开关状态等。对该车辆进行大约24小时的整车静态电流数据采集，采集到的数据实时地存储在上位机中，将存储的数据在上位机软件中进行处理，得到数据曲线如图5、图6所示：

图5 车辆熄火、锁车至整车控制器休眠的蓄电池电流曲线

图6 车辆熄火、锁车后整车静态电流曲线截图

据图5所示，点火开关OFF之后，蓄电池电流进入整车用电设备电流值降低的第一阶段，整车闭锁之后，由于车门电机堵转，舒适系统蓄电池电流呈现瞬时增大的状态。整车闭锁后约10分钟整车各CAN控制器进入本机休眠状态。据图6所示，可以直接得到动力系统蓄电池静态电流和舒适系统蓄电池静态电流的平均值，动力系统蓄电池整车静电流稳态值约为33mA，舒适系统蓄电池整车静电流稳态值约为8mA。根据整车静态电流设计目标要求，该车辆整车静电流稳态值不符合整车静态电流设计目标要求。后续经过逐层排查，由动力系统蓄电池供电的阳光雨量传感器静态电流稳态值约为23mA，其静态电流严重超标，需进一步改进设计。

5 结论

本文提出了一种整车级的车辆静态电流测试方法及测试系统，并针对测试系统开发了后处理分析软件，并以某款车型的静态电流测试为例，进行总线测试及电流测试分析，与设计目标对比，给出客观结果，保证整车静态电流符合设计要求，确保用户车辆停放一段时间后仍能整车起动，符合相关标准及法规要求。

[1] 王淑娟.分析汽车电子电气工程化设计技术[J].中国-东盟博览, 2013(6).

[2] Wang Y K. Application Status and Development Trend of Modern Automobile Electronic Technology[J]. Chemical Engineering Desi -gn Communications, 2016.

[3] Chen J S.Discussion of the Modern Electronic Technology Applica -tion and Future Development Trend on Automobile[J]. Applied Me -chanics & Materials, 2012, 155-156:627-631.

[4] 付国良.整车静态电流设计及验证[J].汽车电器,2015(11):17-19.

[5] 范振.车身静电流及LIN信息采集分析系统的设计与实现[D].哈尔滨工业大学,2011.

[6] 张伯炜.车身静电流与雨刷电机测试系统的设计[D].哈尔滨工业大学,2012.

[7] 孟冰忱.汽车电气系统寄生电流的检测与控制[J].山东交通科技, 2012(3):67-68.

Testing System and Application of Vehicle Quiescent Current

Wang Hongyu, Yue Yupeng

( FAW Jiefang Automobile Co, Ltd. commercial vehicle development academy, Jilin Changchun 130011 )

The increase of electronic products lead to vehicle quiescent current is getting bigger and bigger, so it is more and more important to measure and evaluate the quiescent current accurately. This paper presents a vehicle-level vehicle quiescent current testing method, and develops a vehicle quiescent current testing system. The testing system is based on NI CRIO mainframe. It integrates different types of data acquisition boards to collect the voltage signal, current signal and bus signal of the whole machine. The PC performs the testing software to complete the data communication, recording and analysis of later data. The quiescent current test of the whole vehicle is carried out by using the system. The vehicle test proves that the quiescent current value does not accord with the static current design target of the vehicle. At the same time, accurately position to the problem.

quiescent current; battery; data collection; bus signal

A

1671-7988(2018)16-22-03

U467.1

A

1671-7988(2018)16-22-03

CLC NO.: U467.1

王洪雨，就职于一汽解放汽车有限公司商用车开发院；岳宇鹏，就职于一汽解放汽车有限公司商用车开发院。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.16.008