汽车起动用蓄电池亏电问题的预防和处置

2021-07-05吕玉林焦治国刘军中

汽车电器 2021年6期

吕玉林，焦治国，刘军中，潘花

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽合肥 230601）

1 蓄电池亏电

蓄电池，现代汽车必不可少的一部分，蓄电池种类繁多，本文主要讨论传统燃油汽车使用的用于车辆起动的免维护铅酸蓄电池。它是一种将化学能转化为电能的装置，属于直流电源，如图1所示。它的作用有：①起动发动机，提供强大的起动电流；②当发电机过载时，协助发电机向车辆电器设备供电；③调节整车电压稳定的作用；④储存电量。

图1 免维护蓄电池

对于乘用车车型，普通起动用蓄电池满电电压一般12.75V，当电池电压下降到12.2V时，电量约为50%，此时定义为亏电；当电池电压下降到11.8V时，电量约为20%，此时定义为严重亏电，此时发动机会起动困难。低于11.8V时，电池内部已损坏，电池必须报废了。表1更加清楚地说明了蓄电池电压与电量的状态。

表1 蓄电池电压与电量状态说明

2 蓄电池亏电影响及原因

起动用蓄电池，顾名思义，主要功能是用于起动发动机，一旦亏电严重，将导致车辆无法起动，影响车辆使用。亏电的原因大致可以分为几类。

1）蓄电池内部有损坏，不蓄电。电池制造缺陷、达到使用寿命或使用维护不当等都会导致蓄电池损坏，不能储存电量，对此类已损坏蓄电池必须更换处理。

2）蓄电池短时间过度放电。①车辆熄火状态，过度使用车辆用电设备，如空调、前照灯、音响等，蓄电池电量快速释放，导致亏电；②车辆锁车后，因个别用电设备未关闭，导致持续消耗电池电量，最终导致亏电；③车辆因零部件问题无法起动，用户未能觉察到问题存在，而频繁起动，导致亏电。

3）蓄电池长时间慢放电。①蓄电池储存时间过长，缓慢自放电，未及时充电；②车辆长时间不用，车辆自身静态电流过度消耗蓄电池电量，导致亏电。

4）不能及时补充电量。因发电机故障或线路连接不良，导致蓄电池不能补充本应来自发电机的电量，导致车辆使用过程中，蓄电池电量被耗尽。

3 亏电的预防及措施

明确的蓄电池损坏或发电机故障导致的蓄电池亏电，不做重点论述，这里讨论的亏电预防及措施主要针对设计预防和蓄电池存储、调试、使用的管控。

3.1 车辆设计阶段的亏电预防及措施

3.1.1 静态电流设计

车辆电气电子化功能不断丰富，用电部件增多，且很多控制器需要有记忆功能，比如车身控制器、组合仪表、车联网控制器等。车辆锁闭后，整车所有控制器进入休眠状态，需要记忆功能的控制器低功耗运行，低功耗运行电流即静态电流，整车静态电流一般应小于20mA。

在设计阶段，首先确定整车静态电流目标值，然后分解给各控制器，明确各控制器静态电流目标值。控制器静态电流经验证满足目标要求，则通过；如果经多方案设计仍不能达成目标，则重新调整该控制器的目标值，但要确保整车静态电流目标值达成。设计验证流程图如图2所示。

图2 整车静态电流设计流程图

车辆制造环节，应制定控制计划，设定检测频次，监测整车静态电流符合情况。

出口到较远国家的车辆，一般海运40多天，车辆到港后会有部分车辆无法起动情况，主要原因是静态电流消耗电量，导致蓄电池亏电。目前较为成熟的设计是增加海运短路器或海运熔断器，运输时拔出海运短路器或海运熔断器，切断非必要控制器电源，仅保留起动和行驶相关控制器电源，降低整车静态电流，有效解决静态电流引起的亏电问题。海运短路器参照图3。

图3 海运短路器示意图

3.1.2 节电设计

车辆在熄火状态，如果某一个电子电器件不休眠或长时间消耗电量，必然导致蓄电池亏电，节电设计就是要在车辆熄火后最大限度降低电量消耗，分为电器件休眠设计和强制切断电源设计。

休眠设计主要针对车载控制器，当车辆闭锁后，所有控制器30s后进入休眠状态，通过对静态电流检测，可以判定休眠是否正常。

对于室内照明灯、位置灯、背景灯等部件，当车辆熄火后，如果这些灯光没有关闭，长时间点亮，会导致蓄电池快速亏电，因此需要进行强制切断电源设计。识别这些车辆熄火后仍需工作的电器设备，通过节电设计，设定工作时长，达到工作时长后强行关闭这些用电设备。例如，熄火后尾门由关闭到打开状态，行李厢灯点亮提供照明，关闭尾门，行李厢灯熄灭；如果尾门再次打开后忘记关闭或未关闭到位，则行李厢灯持续工作，当点亮时间等于T1时，整车控制器强制切断行李厢照明灯电源，行李厢灯立即熄灭，车辆转为节电状态，图4是该节电设计的时序图。通过节电设计可以有效降低蓄电池亏电的发生。

图4 行李厢灯节电设计时序图

3.2 车辆制造过程的亏电预防及措施

3.2.1 入厂电压控制

因蓄电池自放电及运输过程、储存时间问题，要求蓄电池入厂全部满电是不符合实际的，同时考虑到后续的车辆调试、静置、存储等环节的电量消耗，要求入厂蓄电池静态电量大于等于90%，即电压大于等于12.67V，参见表2和图5所示蓄电池电量与电压关系图。且要求存放的有效时间不大于4周，并做好蓄电池仓储环节的电量维护工作。蓄电池电量与电压关系曲线根据各厂家蓄电池特性确定，文中曲线图仅为一示例。

表2 电量与电压关系表（25℃）

图5 蓄电池电量与电压关系曲线

3.2.2 调试过程控制

汽车下线后需要对电器功能进行调试返修，在调试过程中，尤其返修过程中会消耗电池电量，过程中不注意管控，电池电压在交付入库时偏低，会影响蓄电池寿命，影响车辆的使用。

根据产线规划、资金投入、调试方式等不同，蓄电池电量过程控制可有不同的方法，在此介绍两种。

方法一是车辆调试过程采用专用的调试电源。这种方法需要在汽车调试生产线设计时做好规划，整条调试线统一电源供电，每个调试工位设置一组电源线，车辆调试前，将电源线连接到车辆上，这样整个调试过程不消耗蓄电池电量。这种方法初期投入大，但后期蓄电池的电量管控非常好。

方法二是车辆交付前对不达标的蓄电池更换充电。这种方法是车辆下线后正常调试，入库前检查蓄电池电压，当电压低于某一标准值时，将蓄电池更换，更换下来的蓄电池送至专设充电场地进行充电备用。该方法需要大量的检测工作，且在调试过程中做好用电控制，降低更换蓄电池的数量。比如，①养成良好的节能习惯，休息、午餐等非调试时间，关闭用电设备，关闭车辆；②下发控制计划做好明确规定，避免频繁起动车辆；③维修耗时超过半小时，需要监测蓄电池电压；④存放超过4周车辆，需安排对其蓄电池电压进行检测，并按规定进行充电或更换等。

3.3 车辆销售环节的亏电预防及措施

3.3.1 售前管控

售前管控主要在车辆仓储环节，在运输或者库存期间须通过适当的手段（比如拆掉负极连接线）让蓄电池电量>50%，入库车辆存放超过4周及以后每4周，需对蓄电池电压进行全检，不合格车辆蓄电池按规定进行充电或更换，确保交给用户的车辆蓄电池处于良好状态。

3.3.2 售后处置

蓄电池亏电导致的直接问题就是无法起动，服务人员接到客户求援后，一是帮着客户起动车辆，还应询问、检查可能导致亏电的原因，这些可以包含：是否长时间未用车、是否有未关闭的用电器、是否改装了其它用电器、检查静态电流是否超过标准、电池是否损坏等。二是告知客户避免导致蓄电池亏电的注意事项，如改装车辆需要到专业机构，改装完后检测静态电流大小；不要在发动机熄火状态下长时间听音乐；车辆不要久置不用，长时间不用车，可以拆掉蓄电池负极线等。