浅谈降低整车静态电流的方法策略

郑飞鹏

（长城汽车股份有限公司技术中心，河北 保定 071000）

随着整车电气系统的日益复杂，电气控制模块在车辆上大量应用，它们中的大多数都具有常电需求，即控制模块直接与蓄电池相连，由蓄电池直接供电。因此在车辆OFF、整车网络完全睡眠后，这些电气控制模块仍然与蓄电池形成完整的闭合回路，该闭合回路中存在着大约几毫安乃至几十毫安的电流，该电流就是这些电气控制模块处于深度睡眠状态，即低功耗状态下的电流消耗，也就是我们在汽车开发设计中常说的静态电流。顾名思义，整车静态电流就是整车上所有的常电器件在车辆睡眠后形成的单个闭合回路中的静态电流之和。

整车静态电流的大小直接影响车辆长时间静置后的启动能力，静态电流越大，静置相同天数下，消耗蓄电池的电量越多，一旦低于一定下限值，将导致车辆无法正常启动，因此大多数车企都在企标中对车辆的再次启动能力作出明确标准。以长城汽车为例，企标规定：“在车辆装配完成后，蓄电池电量应不低于90%，蓄电池满足静置时间40-45天后，蓄电池电荷量应不低于60%，满足常温起动电流需求。”这条标准也直接作为蓄电池选型的重要依据，可以说整车静态电流的大小直接影响蓄电池的选型。因此在车辆设计开发前期，在满足企标要求的前提下，为了尽可能地选择容量较小的蓄电池，通常优先考虑降低整车静态电流的方案。

1 整车电器件的常电需求分析

我们所说的常电需求，就是某些电器件由于某些原因必须直接连接蓄电池，也就是接常电，当然，接常电的同时也可以接其他电 (IG1，IG2，ACC,START)。在汽车前期设计开发中，电器件是否接常电，要看其是否具有常电需求，目前主要分为以下3类常电需求，电器件是否接常电通常由以下一类或几类需求决定。

1.1 网络管理需求

直接网络管理的电气控制模块，需要提前完成逻辑环的建立，然后才能实现各控制器的应用报文通信，因此需要在整车上电之前给这些控制器提供电源，接常电(为方便下文描述，将具有此类需求的控制模块定义为A类)。

1.2 记忆存储需求

某些电气控制模块由于需要保存、记录具有一定规律或特点的信息，而具备常电需求，如HUT需要记录存储当前时间、上次的频道、音量；如座椅模块需要记录人为设置的座椅、外后视镜位置 (将具有此类需求的控制模块定义为B类)。

1.3 OFF状态下的功能需求

OFF状态下的功能需求，主要分为两种。

1)OFF状态下长时间工作的功能需求，这里的长时间指的是功能需要在车辆OFF后至车辆下一次唤醒前的时间段内工作。如PEPS的车辆防盗功能，ESCL的转向管柱锁止功能等 (将具有此类需求的控制模块定义为C类)。

2)OFF状态下短时间工作的功能需求，这里的短时间通常指几分钟 (由各整车厂自主定义)，指的是功能需要在车辆OFF之后的几分钟之内的时间段里工作，如RSDS的开门防撞功能，前照灯模块的“跟随回家”功能，IFC模块在车辆OFF后大约500 ms的闪存时间以及某些电器件的复位功能等。或者是在车辆解锁后到整车上电前的时间内工作，如CVVL在发动机启动前需提前唤醒 (将具有此类需求的控制模块定义为D类)。

2 浅谈降低静态电流的方法

在各个车型项目的设计开发进程中，可以通过配置表、功能列表以及项目信息分析出该项目的电子电气零部件BOM，对于BOM中的电气控制模块，主要通过以下流程来分析，如图1所示。

图1 设计开发进程流程

2.1 常接电控制模块

根据汽车基础电气知识，分析配置表、功能列表基本可以分析出需要的电气控制模块。再分析是否具有上述的3种常电需求，若具备常电需求，则至少有1个引脚接常电，否则接IG电或ACC电。常见的可能接常电的电气控制模块见表1。

表1 常见的可能接常电的电气控制模块（暂不包含新能源车型）

2.2 对于D类控制模块的策略

对于可能接常电的电气控制模块，在分析其是仅有D类需求决定，对于此类模块可利用延时继电器控制其车辆OFF之后或从车辆唤醒到整车上电的时间内工作，如图2所示。

图2 D类控制模块策略

图2中常电控制模块通常指必须接常电的模块，在实际开发设计中，通常用车身控制单元 (BCM)作为延时主控单元。

1)当BCM接收到整车下电信号后，BCM内部计时器开始计时， (在此之前，延时继电器一直处于闭合状态)，当计时m分钟后，BCM发出电平信号控制延时继电器断开，如图3所示。

图3 BCM接收到整车下电信号后延迟继电器动作信号

2)当BCM接收到车辆解锁、车门开启信号后，BCM发出电平信号控制延时继电器闭合 (在此之前，继电器一直处于断开状态)，此时BCM内部计时器开始计时，若在此计时期间电源模式为非ON挡，当计时n分钟后，BCM发出电平信号控制延时继电器断开，如图4所示。

图4 BCM接收到整车解锁信号后延迟继电器动作信号

2.3 对于非D类控制模块的策略

以上2.2章节主要是针对D类电气控制模块的策略，下面分析非D类常电需求的电气控制模块在如何降低静态电流上的一些方法策略。

2.3.1 OFF状态下的定时关闭策略

定时关闭策略，主要是针对具有C类常电需求的控制模块，指当车辆锁车睡眠后，在被静置M天内，无任何操作车辆行为 (通常指车辆解锁和开车门行为)，则相关控制模块进入一种深度睡眠模式。这里的深度睡眠模式是相对于控制模块的普通睡眠模式而定义的，具体表现形式是关闭该类模块在车辆OFF状态下的部分功能，从而实现降低静态电流，在检测到整车上电后 (整车电源模式为非OFF状态)，功能恢复到正常模式。

下面主要介绍以下3种控制模块的深度睡眠模式，见表2。

表2 深度睡眠模式

2.3.2 对于轮询类功能的优化策略

在整车OFF睡眠后，某些控制器需要周期性唤醒来满足OFF状态下功能的实现，如TPMS周期性唤醒来接受胎压传感器信号，某厂家的TPMS控制器OFF状态下的唤醒策略：30 ms的睡眠状态，此时微处理器与CAN收发器、射频接收芯片不需要工作，处于省电模式，静态电流为0.9 mA；1 ms的唤醒状态，此时射频接收芯片处于运行状态，静态电流为14 mA；当接收到胎压传感器信号后唤醒800 ms，唤醒电流为40 mA(OFF状态下胎压传感器每一小时发1次胎压信号)。

也就是说，TPMS每小时被唤醒一次约800 ms，其他绝大多数时间处于周期性唤醒，因此为降低静态电流，通常采用延长轮询周期的方法，如将睡眠周期延长至300 ms(可由各整车厂定义)时，当整车睡眠被静置M天后，TPMS控制器延长轮询周期，进入节电模式，如图5所示。

图5 TPMS睡眠状态示意图

经计算，延长轮询周期后，静态电流相较于之前，明显减小，见表3。

表3 整车静置延长轮询周期静态电流

3 降低静态电流对蓄电池选型的影响

以上主要介绍了整车静态电流的优化策略，主要分为两类：一种是通过将某些控制模块接延时继电器来降低静态电流；另一种是在车辆睡眠静止M天后，关闭或降级某些功能来降低静态电流。下面主要来验证一下这两类优化策略对蓄电池选型的影响。在蓄电池选型计算过程中，通常用下面公式来估算蓄电池容量：

式中：IQC——整车静态电流；SOCStart——初始蓄电池容量；SOCPark——放置后蓄电池容量；1.2‰——蓄电池每天自损耗电量；T——车辆放置天数(40-45天)；C20——20小时率容量。

由以上公式可知，在蓄电池选型过程中，降低静态电流对蓄电池容量的减小具有明显作用，从经验上来说，整车静态电流每降低1 mA，蓄电池容量可减小4 Ah。

4 结语

鉴于整车静态电流的重要意义，降低整车静态电流目标值是每一位电源分配设计人员所必须考虑的，除了本文中所列举的优化策略，还可以从提升各零部件电路硬件性能层面考虑，如收发器、驱动电路等方面，在此本文不再阐述。