車載娛樂(lè)總成的靜態(tài)電流分析

郝 賡，畢騰飛

（中國(guó)汽車技術(shù)研究中心有限公司，天津 300300）

1 概述

在汽車技術(shù)突飛猛進(jìn)的當(dāng)代，汽車已經(jīng)不再僅僅是簡(jiǎn)單的代步工具，功能日漸完善的電子器件進(jìn)一步提升了汽車的安全性能與娛樂(lè)功能。這些電子器件在待機(jī)或休眠狀態(tài)下常有靜態(tài)電流 （或稱暗電流）產(chǎn)生，消耗蓄電池電量。若各電子器件靜態(tài)電流控制不當(dāng)，較大的靜態(tài)電流大量消耗蓄電池電量，容易導(dǎo)致蓄電池饋電，影響汽車正常啟動(dòng)，甚至影響蓄電池壽命［1-2］。因此對(duì)于具有待機(jī)或休眠功能的電子器件，靜態(tài)電流的控制具有重要實(shí)際價(jià)值。

近幾年來(lái)互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展，人們對(duì)車載娛樂(lè)設(shè)備的需求日益加大，老式的車載收音機(jī)已經(jīng)無(wú)法滿足車主與乘客對(duì)娛樂(lè)方面的需求，同時(shí)伴隨著各種智能軟件的出現(xiàn)，車載娛樂(lè)總成 （下稱車機(jī)）還有兼負(fù)起控制車輛相關(guān)設(shè)置與車載網(wǎng)絡(luò)通信等功能，這就導(dǎo)致車機(jī)的功率相比車載收音機(jī)會(huì)有較大增加［3-5］。并且人們對(duì)智能設(shè)備的屏幕要求愈發(fā)嚴(yán)格，屏幕尺寸亮度分辨率等要求日漸提升，車機(jī)面臨同樣的問(wèn)題，屏幕技術(shù)水平的提升會(huì)導(dǎo)致功率進(jìn)一步增加。而為了提升用戶使用體驗(yàn)，即使車機(jī)在不工作的狀態(tài)下仍會(huì)保持待機(jī)或休眠狀態(tài)，以保證下次及時(shí)喚醒或保證車載網(wǎng)絡(luò)正常工作，這就導(dǎo)致了車機(jī)成為影響車輛靜態(tài)電流的一個(gè)重要因素，因此本文擬研究車機(jī)的靜態(tài)電流情況，為車機(jī)設(shè)計(jì)制造廠商提供優(yōu)化靜態(tài)電流的思路。

2 試驗(yàn)方法

通常情況下，車機(jī)休眠后的靜態(tài)電流較小，一般約為幾毫安［6］，分體式車機(jī)的主機(jī)甚至可以達(dá)到1mA以下，但是車機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程以及未休眠狀態(tài)下的維持正常工作的電流則并不處于毫安級(jí)別，大多數(shù)在1～3A范圍內(nèi)。這就要求整個(gè)車機(jī)靜態(tài)電流測(cè)試系統(tǒng)具有較大的量程和較高的精度。本試驗(yàn)采用源表作為靜態(tài)電流測(cè)量設(shè)備，既能滿足車機(jī)啟動(dòng)所需的電流，又可以精確測(cè)量休眠狀態(tài)下車機(jī)的靜態(tài)電流。本試驗(yàn)將電源、源表、車機(jī)串聯(lián)，在車機(jī)正常工作電壓下啟動(dòng)車機(jī)，隨后將車機(jī)置于休眠狀態(tài)，待休眠狀態(tài)穩(wěn)定后保持12h，使用源表記錄這12h的電流并取平均值作為該車機(jī)靜態(tài)電流，試驗(yàn)裝置連接見(jiàn)圖1。

圖1 靜態(tài)電流測(cè)試裝置連接

3 分析與討論

試驗(yàn)中，將某型號(hào)3臺(tái)車機(jī)編號(hào)為1#、2#、3#，在25℃室溫下分別進(jìn)行靜態(tài)電流測(cè)試試驗(yàn)，3臺(tái)車機(jī)的平均靜態(tài)電流依次為3.45mA、3.50mA、3.38mA。但是在測(cè)試過(guò)程中，源表顯示的靜態(tài)電流多數(shù)在3mA以下，而12h后的平均值卻超過(guò)3mA，為進(jìn)一步探究此現(xiàn)象，作出3臺(tái)樣品的靜態(tài)電流-時(shí)間曲線。因記錄靜態(tài)電流在12h之內(nèi)取樣點(diǎn)過(guò)多且重復(fù)性極強(qiáng)，故在此只截取3臺(tái)車機(jī)穩(wěn)定休眠后，1h時(shí)間段內(nèi)的電流-時(shí)間曲線，如圖2所示。

圖2 車機(jī)部分靜態(tài)電流曲線

3臺(tái)車機(jī)在休眠狀態(tài)穩(wěn)定后，雖然絕大多數(shù)電流采樣值在3mA以下，但是存在靜態(tài)電流周期性增加的情況，間隔約60～180s出現(xiàn)一次。這些電流值多數(shù)處于5～25mA區(qū)間內(nèi)，遠(yuǎn)大于3mA，所以使得平均電流值超過(guò)了3mA，導(dǎo)致功率增加，耗電量增加。為探究這些電流跳動(dòng)數(shù)值分布情況，將3臺(tái)車機(jī)靜態(tài)電流頻率分布列于圖3。

圖3 車機(jī)靜態(tài)電流頻率分布

3臺(tái)車機(jī)靜態(tài)電流主要分布在3mA以下，但電流跳動(dòng)的部分仍占一定比例，這部分導(dǎo)致了平均電流高于電流集中分布區(qū)間的數(shù)值。其中，1號(hào)車機(jī)超過(guò)82%的靜態(tài)電流處在2.75～2.85mA區(qū)間內(nèi)，而超過(guò)3mA部分占6.80%；2號(hào)車機(jī)位于2.85～2.90mA區(qū)間內(nèi)的靜態(tài)電流占比最大，為46.88%，其次，2.80～2.85mA區(qū)間內(nèi)的電流占37.42%，而超過(guò)3mA部分占7.70%；3號(hào)車機(jī)靜態(tài)電流集中分布在2.70～2.75mA區(qū)間內(nèi)，這部分靜態(tài)電流占總體的54.58%， 2.65～2.70mA區(qū)間內(nèi)的靜態(tài)電流占17.73%，2.75～2.80mA之間的電流占17.39%，而3mA以上的靜態(tài)電流有6.66%，在3臺(tái)樣品車機(jī)中占比最少。

3臺(tái)樣品車機(jī)靜態(tài)電流集中分布的區(qū)間分別為2.75～2.85mA、2.85～2.90mA、2.70～2.75mA，而靜態(tài)電流12h平均值則分別為3.45mA、3.50mA、3.38mA，可以明顯發(fā)現(xiàn)靜態(tài)電流集中分布區(qū)間的數(shù)值越小，則靜態(tài)電流12h平均值也越小。雖然靜態(tài)電流波動(dòng)導(dǎo)致了平均值增加，但是波動(dòng)導(dǎo)致電流增加的數(shù)值大小接近，增加部分?jǐn)?shù)值約0.60～0.70mA。

在實(shí)際使用中，不乏車機(jī)在高低溫環(huán)境下休眠的情況，為了研究在高低溫下車機(jī)的靜態(tài)電流，將車機(jī)置于75℃和-30℃下休眠并測(cè)試記錄其12h靜態(tài)電流，結(jié)果列于表1。

在-30℃的低溫環(huán)境條件下，3臺(tái)車機(jī)的平均靜態(tài)電流分別為3.57mA，3.59mA和3.55mA，數(shù)值上沒(méi)有顯著的差異，但是3臺(tái)車機(jī)靜態(tài)電流的分布卻有所不同。1號(hào)車機(jī)低溫下靜態(tài)電流主要分布在2.75～2.8mA，占總體51.02%，而超過(guò)3mA部分占6.00%；2號(hào)車機(jī)低溫靜態(tài)電流主要分布在2.85～2.9mA，占48.79%，超過(guò)3mA部分占5.93%；3號(hào)車機(jī)低溫靜態(tài)電流主要分布在2.7～2.75mA，占47.48%，超過(guò)3mA部分占6.04%。3臺(tái)車機(jī)低溫下靜態(tài)電流集中分布的區(qū)間有一定的差異，分布情況與3臺(tái)各自在室溫下的表現(xiàn)類似，室溫下靜態(tài)電流集中分布區(qū)間較低的車機(jī)在低溫下靜態(tài)電流集中分布區(qū)間仍較低。超過(guò)3mA的部分拉高了靜態(tài)電流平均值，3臺(tái)車機(jī)平均值并沒(méi)有出現(xiàn)明顯的差別，而被拉高的部分?jǐn)?shù)值約0.70～0.80mA，稍高于室溫下升高的數(shù)值。低溫條件下車機(jī)靜態(tài)電流頻率分布見(jiàn)圖4。

表1 某型號(hào)車機(jī)高低溫下靜態(tài)電流測(cè)試結(jié)果

圖4 低溫條件下車機(jī)靜態(tài)電流頻率分布

在75℃的高溫環(huán)境條件下，3臺(tái)車機(jī)的平均靜態(tài)電流則分別增加至5.11mA、5.06mA和4.91mA。與之前兩種溫度條件類似，高溫下車機(jī)的靜態(tài)電流也存在跳變?cè)黾拥那闆r。1號(hào)車機(jī)74.26%的靜態(tài)電流分布在3.60～3.70mA，超過(guò)3.80mA部分占8.40%；2號(hào)車機(jī)71.26%的靜態(tài)電流分布在3.60～3.70mA，超過(guò)3.80mA部分占8.21%；3號(hào)車機(jī)分布在3.40～3.50mA與3.50～3.60mA的靜態(tài)電流占比分別為42.07%和40.33%，分布的區(qū)間小于1號(hào)和2號(hào)，且僅有7.95%的電流超過(guò)3.80mA，同樣小于1號(hào)與2號(hào)車機(jī)。高溫條件下車機(jī)靜態(tài)電流頻率分布見(jiàn)圖5。

圖5 高溫條件下車機(jī)靜態(tài)電流頻率分布

高溫下與室溫下靜態(tài)電流分布有著相似的規(guī)律，集中分布區(qū)間數(shù)值較小的車機(jī)，平均靜態(tài)電流也較小；電流跳變部分拉高平均值，比集中分布區(qū)間提高了約1.3～1.5mA，拉高的數(shù)值大于室溫條件與低溫條件下的數(shù)值，說(shuō)明高溫下電流跳變程度更惡劣。

4 小結(jié)

本試驗(yàn)在25℃室溫、-30℃低溫、75℃高溫下分別測(cè)試3臺(tái)車機(jī)12h平均靜態(tài)電流，低溫下靜態(tài)電流平均值最低，室溫下次之，高溫下靜態(tài)電流平均值最高。此外，探究發(fā)現(xiàn)靜態(tài)電流存在周期性跳動(dòng)增加的情況，導(dǎo)致靜態(tài)電流平均值高于電流集中分布的區(qū)間。經(jīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，3臺(tái)車機(jī)在相同的溫度條件下，因電流跳動(dòng)而導(dǎo)致電流平均值被拉高的部分?jǐn)?shù)值接近。但是在高溫下，被拉高部分?jǐn)?shù)值更大，說(shuō)明高溫下靜態(tài)電流跳變情況更加惡劣。