新能源商用车静态功耗优化

许 丰，范书华

（徐州徐工汽车制造有限公司，江苏 徐州 221000）

随着车辆电气系统复杂程度越来越高，影响整车静态功耗的因素也随之增多，车辆蓄电池也更容易发生亏电现象。而新能源车辆相比传统燃油车增加了更多控制器，因此新能源车辆停车存放时静态电流更大，更容易出现蓄电池亏电现象[1]。目前新能源车辆解决亏电问题主要有以下3种措施：①要求整车各电气部件静态电流设计值为0或很小（一般要求≤3mA），但无法从根本上杜绝静态电流的损耗；②加装漏电保护控制器，当控制器监测到整车电压低于设定临界值时，自动断整车电，但是由于电池本身的自放电存在，所以无法彻底解决蓄电池亏电问题；③增加智能补电功能，当控制器监测到整车电压低于设定临界值时，动力电池自动为蓄电池补电，此方法也是目前解决新能源车辆亏电的主流方法。

虽然整车增加智能补电功能可以有效避免车辆蓄电池亏电情况发生，但智能补电功能执行过程中仍可能存在不必要的能耗浪费，因此需要同步开展系统的功能验证，优化控制策略，实现整车节能效果提升。

1 整车静态电流测试

1.1 测试车辆与测试设备

样车电池：24V/60Ah，新能源车辆不需要考虑启动电流，低压蓄电池容量更小。

静态电流测试设备如表1所示。

表1 静态电流测试设备

1.2 测试方法

关闭车上所有用电设备，并断开蓄电池，接入测试设备的电压及电流采集通道至测试回路。车辆READY，迅速激活负载后关闭，车辆下电，电源模式切换至OFF，关闭车辆门窗等，将整车闭锁。运行测试设备记录电流值，根据控制器策略，等待15min，让整车各控制器进入休眠状态后读取最终静态电流值。整车静态电流测试原理如图1所示。

图1 整车静态电流测试原理图

1.3 测试结果

根据控制策略，15min后整车控制器应进入休眠状态，此时整车静态电流值大幅度下降，与图2所示测试结果基本相符，读取整车静态电流平均值为378mA，静态电流值较高，与设计目标值偏差较大，需进一步分析原因。

图2 整车静态电流值

对整车各控制器逐个测量排查，发现ATS控制器控制策略与设计不符，长时间不休眠，从而导致BCM、RCM、DDCM、PDCM等控制器无法进入低功耗模式，断开ATS控制器后整车静态电流下降至90mA，整车静态电流下降效果明显，如图3所示。

图3 断开ATS控制器后整车静态电流值

其他静态电流值偏大（＞3mA）的控制器，如换电控制器19mA、多媒体8mA、应急转向泵9mA、DC/DC 8mA，需进一步优化。

2 智能补电功能验证测试

2.1 智能补电工作流程

智能补电功能是在整车OFF状态下蓄电池低电量时进行补电[2]，其主要原理是当蓄电池电压持续设定时间低于设定临界值时，智能补电控制器输出信号唤醒VCU，同时发送补电请求信号，当VCU接收到补电请求信号后，VCU请求上高压闭合总负继电器，总负继电器闭合后，使能DC/DC，DC/DC开始给低压蓄电池充电。该过程中，如果收到Start信号，必须先断开DC/DC使能，再执行上高压流程。设定充电时长结束后，补电请求信号由1变为0，充电完成，VCU执行总负下高压流程，进入休眠。其工作流程如图4所示。

图4 智能补电工作流程图

2.2 验证测试

测试设备见表2。测试方法为：关闭车上所有用电设备，并断开蓄电池，接入电子负载、测试设备的电压采集通道至测试回路。车辆READY，迅速激活负载后关闭，车辆下电，电源模式切换至OFF，关闭车辆门窗等，将整车闭锁。运行电子负载，测试设备记录电压值、CAN报文信息。待监测电压值降低至设定临界值时，观察CAN报文信息判断智能补电功能是否正常工作，若智能补电功能工作，则关闭电子负载，测试设备继续记录电压值、CAN报文信息，直至智能补电功能结束工作。智能补电功能测试原理如图5所示。

图5 智能补电功能测试原理图

测试结果显示，当蓄电池电压降至设定临界值时，智能补电功能可触发，但总负继电器闭合后，主正继电器、辅驱继电器相继闭合，与设计要求总负继电器闭合后仅使能DC/DC给蓄电池充电状态不符，虽然可以正常给蓄电池补电，但是动力电池的补电效率降低，整车功率损耗较大，造成不必要的能量损失。通过智能补电功能测试可看出除DC/DC智能补电外，还存在其他电耗。智能补电功能测试如图6所示。

图6 智能补电功能测试

3 静态功耗优化提升

3.1 静态电流改善

优化ATS控制器控制策略，使其在车辆下电15min内正常进入休眠状态，静态电流值可降低至90mA。同时对换电控制器、多媒体、应急转向泵及DC/DC进行硬件功耗优化，4个部件静态电流值各控制在3mA以内，整车静态电流值下降至51mA以内，基本达到设计目标值。整车静态电流回归测试如图7所示。

图7 整车静态电流回归测试

3.2 智能补电功能策略优化

优化VCU程序，当VCU接收到补电请求信号后，VCU请求上高压闭合总负继电器，总负继电器闭合后，仅使能DC/DC，低压蓄电池开始充电。智能补电功能回归测试如图8所示。

图8 智能补电功能回归测试

4 总结

本文就新能源商用车静态功耗优化提出静态电流改善及智能补电功能策略优化两种方案，并对两种方案分别实施了测试验证，结果显示将两种方案结合可有效达成降低整车静态功耗及避免车辆蓄电池亏电的目的，同时智能补电策略优化对于降低整车动力电池功耗也具有一定的借鉴意义。