整車靜電流測試系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用

王建國

（中國第一汽車股份有限公司技術(shù)中心，吉林 長春 130011）

整車靜電流測試系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用

王建國

（中國第一汽車股份有限公司技術(shù)中心，吉林 長春 130011）

從整車電源系統(tǒng)架構(gòu)出發(fā)，總結(jié)了整車靜電流的主要測試內(nèi)容及測試方法，搭建整車靜電流測試系統(tǒng)，為整車電源系統(tǒng)的測試評價和開發(fā)驗證提供了支撐。

Abstract:Starting from the vehicle power system architecture, mainly summarizes the current vehicle static test content and test methods, was built for the vehicle static current test system, to provide support for the evaluation of vehicle power supply system and development verification.

Keywords: Power supply; Power management; Static current; Network sleep and wake up

CLC NO.: U467.5 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)18-177-03

前言

隨著汽車電子作為汽車新技術(shù)的支撐和載體被越來越廣泛的應(yīng)用到汽車的安全、娛樂、舒適、底盤、動力等系統(tǒng)中，對于整車靜電流控制產(chǎn)生了革命性的影響，汽車生產(chǎn)商迫切需要在研發(fā)過程中進(jìn)一步控制整車電源系統(tǒng)性能。因此，如何保證整車電源系統(tǒng)設(shè)計的合理性，確保整車儲運時間，是汽車電子技術(shù)迅速發(fā)展過程中對整車廠能力的新要求。

整車靜電流測試是確保整車電源系統(tǒng)設(shè)計的最直接手段，針對日益復(fù)雜的汽車電子系統(tǒng)，建立完備、科學(xué)的整車靜電流測試體系對于深入驗證整車電源系統(tǒng)設(shè)計的合理性、確保整車儲運時間有著重要意義。

1 整車電源系統(tǒng)構(gòu)架

1.1 硬件系統(tǒng)構(gòu)架

典型的整車電源系統(tǒng)硬件構(gòu)架如圖1所示。其中發(fā)電機(jī)作為電能產(chǎn)生裝置、蓄電池作為電能的儲能裝置，燈光、鼓風(fēng)機(jī)、儀表等作為電能消耗裝置。

圖1 典型整車電源系統(tǒng)框圖

1.2 軟件系統(tǒng)構(gòu)架

整車電源系統(tǒng)主要是通過整車電源管理系統(tǒng)軟件進(jìn)行能源管理，包括整車電源系統(tǒng)分級管理和總線網(wǎng)絡(luò)休眠喚醒等。

2 測試內(nèi)容及測試方法

2.1 主要測試內(nèi)容

整車靜電流是當(dāng)汽車的點火開關(guān)處于OFF檔，并且所有的電子電氣設(shè)備開關(guān)都處于關(guān)閉狀態(tài)、整車網(wǎng)絡(luò)休眠時，在電子電氣設(shè)備中流動的消耗電流。測試車輛靜態(tài)電流，用于評價車輛儲運的最長時間。理論上，整車靜電流應(yīng)該為0mA，但為保證在點火開關(guān)OFF后某些電氣設(shè)備的記憶、防盜、電子時鐘等方面功能要求，因此部分控制器需長期供電，如防盜控制器、車門控制器等。

整車靜電流測試主要進(jìn)行整車供電電壓、整車消耗電流、網(wǎng)絡(luò)休眠喚醒狀態(tài)監(jiān)控等。

2.2 主要測試方法

被測車輛換裝電量充足蓄電池，斷開被測車輛的蓄電池正、負(fù)極，將電流傳感器串聯(lián)在蓄電池線束正極和穩(wěn)壓電源之間，監(jiān)控、記錄的總線信號至少包括整車各控制器的睡眠、喚醒狀態(tài)等。保證測量設(shè)備的供電來源于自身電池或者外供電源，而不是試驗車輛。保證所有測試數(shù)據(jù)在記錄儀中的時間軸是同步的。

3 測試系統(tǒng)搭建

為減少測試人員投入、提高測試設(shè)備的可重復(fù)利用性、保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性，設(shè)計開發(fā)了整車靜電流測試系統(tǒng)。

3.1 硬件系統(tǒng)的構(gòu)建

整車靜電流測試系統(tǒng)硬件組成如圖2所示。其中靜電流測試系統(tǒng)可在無人值守情況下進(jìn)行長時間數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)存儲，測試系統(tǒng)主機(jī)負(fù)責(zé)模擬、總線等模塊的信號采集與控制，并可通過PC機(jī)進(jìn)行通訊控制，鋰電池模塊用于保證整車靜電流測試系統(tǒng)的長時不斷電工作，通過與測試系統(tǒng)的功率匹配，鋰電池模塊充滿電后可確保該測試系統(tǒng)在無外接供電情況下連續(xù)工作8小時以上。

圖2 整車靜電流測試系統(tǒng)硬件組成

3.2 軟件系統(tǒng)構(gòu)架

整車靜電流測試系統(tǒng)軟件主要分為兩部分。整車靜電流數(shù)據(jù)采集主要負(fù)責(zé)電壓、電流等模擬量信號數(shù)據(jù)采集以及CAN、LIN等總線信號數(shù)據(jù)采集，并可設(shè)置采樣率、記錄時間等參數(shù)。整車靜電流數(shù)據(jù)分析主要負(fù)責(zé)模擬、總線等測試數(shù)據(jù)的分析處理、包括曲線狀態(tài)顯示、最大值、最小值、平均值等函數(shù)的分析處理。

3.3 典型測試案例

如圖3所示，27分鐘后車門控制器、座椅控制器、PEPS、BCM、網(wǎng)關(guān)依次進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)睡眠和本機(jī)睡眠狀態(tài)，這段時間總的電流消耗約為0.5AH。如圖4所示，當(dāng)該車型各控制器進(jìn)入本機(jī)睡眠后，整車靜電流進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，其最終的穩(wěn)態(tài)靜電流為13mA。

圖3 某車型靜電流全過程曲線

圖4 某車型穩(wěn)態(tài)靜電流曲線

當(dāng)整車靜態(tài)電流測試完成后，一般依據(jù)經(jīng)驗公式或者整車廠的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計算，判斷所設(shè)計的電源系統(tǒng)是否滿足該車輛長期儲運的要求（一般要求靜置一個月后可正常啟動發(fā)動機(jī)）。

常用的評價標(biāo)準(zhǔn)如下式所示：

式中：

C20：蓄電池20小時額定容量,AH；

X：是經(jīng)驗系數(shù)，一般為30%～50%；

C瞬態(tài)：為點火開關(guān)OFF后控制器進(jìn)入完全睡眠前的整車靜電流消耗；

I穩(wěn)態(tài)：網(wǎng)絡(luò)及控制器本機(jī)休眠后的整車穩(wěn)態(tài)電流。

I自放電：蓄電池自放電消耗電流，通常每天的自放電率為蓄電池額定容量的0.1%。

其中蓄電池電量消耗主要為整車靜電流消耗，如圖5所示。

圖5 蓄電池SOC與靜電流關(guān)系圖

已知該車型的蓄電池容量為60AH，根據(jù)上述公式1可計算出該車型的最低儲運時間為45天。

當(dāng)然，也可以采用實車連續(xù)采集數(shù)據(jù)計算出整車靜電流所消耗電量的方式來驗證測試車輛的最長儲運時間。

4 結(jié)束語

本文通過對整車電源系統(tǒng)的軟、硬件構(gòu)架進(jìn)行分析，提出了整車靜電流的主要測試內(nèi)容及測試方法，開發(fā)了整車靜電流測試系統(tǒng)。通過對整車電源系統(tǒng)的研究，使整車靜電流測試更加準(zhǔn)確高效，為整車電源系統(tǒng)的產(chǎn)品質(zhì)量提供了保障。

[1] TonyArmstrong.汽車電子系統(tǒng)要求低靜態(tài)電流.世界產(chǎn)品與技術(shù),2004(4):27-28.

[2] 劉茂龍,孔艷.淺析汽車靜態(tài)電流計算及驗證.汽車電器,2016（3）:51-52.

[3] 范振.車身靜電流及 LIN 信息采集分析系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué),2011.

[4] Lesl,趙振峰.QTAG:靜態(tài)電流標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控器的研究進(jìn)展.電子測試,1996(2):34-37.

[5] 付國良.整車靜態(tài)電流設(shè)計及驗證[J]. 汽車電器, 2015(11):17-19.

The Development and application of Vehicle static current Test System

Wang Jianguo
( China FAW Co., Ltd. R&D Center, Jilin Changchun 130011 )

電源系統(tǒng)；電源管理；靜電流 ；網(wǎng)絡(luò)休眠喚醒

U467.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1671-7988 (2017)18-177-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.18.061

王建國（1980-），男，本科工程師。就職于中國第一汽車股份有限公司技術(shù)中心。主要研究方向為整車電源系統(tǒng)測試。