浅谈轻卡蓄电池对冷起动性能的影响

【摘  要】冷起动性能，是车辆寒带性能的关键指标项，需要车辆能在环境温度-15℃以下时能够顺利起动发动机。冷起动性能受蓄电池、起动机、发动机、供油系、冷却系等零部件的影响。本课题主要探讨在其他因素相同的情况下，不同类型的蓄电池对冷起动性能的影响，并围绕整车进行试验验证。

【关键词】冷起动；蓄电池；试验

中图分类号：U463.6    文献标志码：A    文章编号：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  蓄电池的类型

蓄电池的设计和选型主要依据整车的设计和使用需求，从而确定蓄电池的容量和布置位置。本课题选择2台相同的车辆进行探究，保持其动力系统、供油系统、电气系统、冷却系统以及相应辅材的一致，搭载不同的蓄电池进行冷起动试验实测。蓄电池的主要类型有：铅酸蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池和锂聚合物电池等，目前汽车行业使用较为普遍的是铅酸蓄电池和磷酸铁锂电池。铅酸蓄电池电压稳定、价格低廉、维护简单、品质稳定、可靠性高，但比能量低、使用寿命短、日常维护频繁；而磷酸铁锂电池的寿命长、使用安全、充电快速、耐高温，但价格较铅酸蓄电池略贵。

2  试验需满足的条件

因本试验为整车低温冷起动性能试验，需要满足以下试验条件。

1）整车各个零部件所用油液，包括润滑油、润滑脂、动转液、冷却液等，其牌号必须为寒带专用，车辆所搭载的蓄电池需为低温冷起动专用蓄电池，同时要注意的是，整车要有能够正常工作的预热系统。

2）试验环境要求：若试验在户外进行，需要确保天气晴朗，无雨、雪、雾；若试验在室内进行，需要在专用低温环境舱中进行。如图1所示。

3）试验设備要求：密度计精确度0.01g/cm3；秒表精确度0.01s；万用表测电流精确度1A。

如出现下列情况之一，需要马上停止试验：①天气情况无法满足试验环境要求；②整车任意零部件无法正常工作；③蓄电池亏电。

3  试验环境的设定

本课题冷起动试验在环境舱里进行，针对不同低温环境进行冷起动的对比试验，设定条件见表1。

4  试验具体内容和步骤

1）测量整车初始参数。在试验前，需要先测量并记录蓄电池的初始电压，确保蓄电池不亏电，测量起动机的电压，同时要测量蓄电池电解液的密度和温度，测量机油的温度，条件允许的情况下，也要测量发动机进出水口冷却液温度、燃油温度和环境温度。

2）如整车带有电预热辅助起动系统，则从按下电预热开关的时刻开始计时，并在预热进行了10～15s后接通起动机；若整车带有独立燃烧加热辅助起动系统，则在起动了独立燃烧加热辅助起动系统后开始计时，加热至系统额定时间后接通起动机；如整车无电预热辅助起动系统配置或独立燃烧加热辅助起动系统配置，则在接通了起动机后开始计时。

3）为防止蓄电池深度亏电，低温冷起动试验最大允许连续起动次数为3次，每次起动失败后，至少等待2min后方可进行下次起动；需要注意的是，如整车配置了独立燃烧加热辅助起动系统，则一次低温冷起动试验只能起动一次，如果一次起动失败，则本次低温冷起动试验失败。

4）试验过程中，需要详细记录过程中的重要参数，如从接通起动机到发动机着火并开始自动运行的时间、起动时发动机拖动转速、发动机进出水口冷却液温度、起动机电压和蓄电池的电压、电流等。图2为起动阶段电压-时间试验曲线，图3为电压-时间试验曲线。

5）记录起动成功后，发动机空载运行20min内，发动机的平均转速和发动机进出水口冷却液温度。温度试验数据见表2。温度-时间试验曲线见图4。

6）暖机后采用1挡起步，起步最多可以尝试两次，若两次均起步失败，则认为车辆在该条件下不适合起步。

7）1挡起步成功后，需根据车速逐级升挡到最高挡位，若车辆在升挡过程中平稳加速，则本次起步试验成功。若车辆在20min内无法升挡至最高挡，或无法在最高挡位下稳定车速，则认为本次起步试验失败。

8）记录从接通起动机到起步成功所经历的时间。

5  试验的结果

根据双车对比试验，在其他条件参数相同时，不同类型的蓄电池在不同的环境温度下对应的起动时间、起动次数、起动电压见表3～表8的6组数据。

可以看到，起动起始电压和起动最低电压存在差值，说明在低温时，起动机消耗的电能还是比较多的。起动的过程存在一个最低电压，是因为发动机没起动，无法通过发电机给蓄电池充电，导致车辆持续消耗电能，在低温环境下尤其明显。因此要求蓄电池最低电压不能过低，防止在起动时整车其他用电器出现欠压，导致工作不良，如位置灯或者背景灯突然变暗，就属于这样的情况，会影响主观舒适性，给人一种廉价感。同理在低温环境下起动次数过多，也会影响驾乘体验。

选取200个样本进行对比，图5为铅酸蓄电池试验结果在样本中排名148名，图6为磷酸铁锂电池试验结果在样本中排名42名。

6  结束语

本课题研究不同类型的蓄电池对轻卡冷起动性能的影响，在其他整车零部件保持一致时进行双车对比试验，得到如下结论。

1）蓄电池容量的增大有利于提升冷起动性能。

2）蓄电池冷起动最低电压会随着环境温度的降低而降低，起动次数和时间反之。

3）磷酸铁锂电池在环境温度较低时冷起动性能表现较铅酸蓄电池好。

通过试验得到的一些初步结论，给设计者对蓄电池的选型提供一定的依据。研发设计人员可以从客户对整车的需求、车辆所需要适应的环境温度以及成本等方面进行考量，从而更准确地对蓄电池装置进行设计和选型。

参考文献：

[1] 张小虞，冯超. 汽车工程手册·设计篇[M]. 北京：人民交通出版社，2001.

[2] 林秉华. 最新汽车设计实用手册[M]. 上海：上海交通大学出版社，2001.

[3] 姚为民. 汽车构造[M]. 北京：人民交通出版社，2005.

（编辑  杨  景）

作者简介

朱琳（1991—），女，电器设计主管工程师，研究方向为汽车电器设计和汽车网络通信及控制器开发。