汽車起動用蓄電池虧電問題的預防和處置

呂玉林，焦治國，劉軍中，潘 花

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

1 蓄電池虧電

蓄電池，現(xiàn)代汽車必不可少的一部分，蓄電池種類繁多，本文主要討論傳統(tǒng)燃油汽車使用的用于車輛起動的免維護鉛酸蓄電池。它是一種將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，屬于直流電源，如圖1所示。它的作用有：①起動發(fā)動機，提供強大的起動電流；②當發(fā)電機過載時，協(xié)助發(fā)電機向車輛電器設備供電；③調(diào)節(jié)整車電壓穩(wěn)定的作用；④儲存電量。

圖1 免維護蓄電池

對于乘用車車型，普通起動用蓄電池滿電電壓一般12.75V，當電池電壓下降到12.2V時，電量約為50%，此時定義為虧電；當電池電壓下降到11.8V時，電量約為20%，此時定義為嚴重虧電，此時發(fā)動機會起動困難。低于11.8V時，電池內(nèi)部已損壞，電池必須報廢了。表1更加清楚地說明了蓄電池電壓與電量的狀態(tài)。

表1 蓄電池電壓與電量狀態(tài)說明

2 蓄電池虧電影響及原因

起動用蓄電池，顧名思義，主要功能是用于起動發(fā)動機，一旦虧電嚴重，將導致車輛無法起動，影響車輛使用。虧電的原因大致可以分為幾類。

1）蓄電池內(nèi)部有損壞，不蓄電。電池制造缺陷、達到使用壽命或使用維護不當?shù)榷紩е滦铍姵負p壞，不能儲存電量，對此類已損壞蓄電池必須更換處理。

2）蓄電池短時間過度放電。①車輛熄火狀態(tài)，過度使用車輛用電設備，如空調(diào)、前照燈、音響等，蓄電池電量快速釋放，導致虧電；②車輛鎖車后，因個別用電設備未關閉，導致持續(xù)消耗電池電量，最終導致虧電；③車輛因零部件問題無法起動，用戶未能覺察到問題存在，而頻繁起動，導致虧電。

3）蓄電池長時間慢放電。①蓄電池儲存時間過長，緩慢自放電，未及時充電；②車輛長時間不用，車輛自身靜態(tài)電流過度消耗蓄電池電量，導致虧電。

4）不能及時補充電量。因發(fā)電機故障或線路連接不良，導致蓄電池不能補充本應來自發(fā)電機的電量，導致車輛使用過程中，蓄電池電量被耗盡。

3 虧電的預防及措施

明確的蓄電池損壞或發(fā)電機故障導致的蓄電池虧電，不做重點論述，這里討論的虧電預防及措施主要針對設計預防和蓄電池存儲、調(diào)試、使用的管控。

3.1 車輛設計階段的虧電預防及措施

3.1.1 靜態(tài)電流設計

車輛電氣電子化功能不斷豐富，用電部件增多，且很多控制器需要有記憶功能，比如車身控制器、組合儀表、車聯(lián)網(wǎng)控制器等。車輛鎖閉后，整車所有控制器進入休眠狀態(tài)，需要記憶功能的控制器低功耗運行，低功耗運行電流即靜態(tài)電流，整車靜態(tài)電流一般應小于20mA。

在設計階段，首先確定整車靜態(tài)電流目標值，然后分解給各控制器，明確各控制器靜態(tài)電流目標值?？刂破黛o態(tài)電流經(jīng)驗證滿足目標要求，則通過；如果經(jīng)多方案設計仍不能達成目標，則重新調(diào)整該控制器的目標值，但要確保整車靜態(tài)電流目標值達成。設計驗證流程圖如圖2所示。

圖2 整車靜態(tài)電流設計流程圖

車輛制造環(huán)節(jié)，應制定控制計劃，設定檢測頻次，監(jiān)測整車靜態(tài)電流符合情況。

出口到較遠國家的車輛，一般海運40多天，車輛到港后會有部分車輛無法起動情況，主要原因是靜態(tài)電流消耗電量，導致蓄電池虧電。目前較為成熟的設計是增加海運短路器或海運熔斷器，運輸時拔出海運短路器或海運熔斷器，切斷非必要控制器電源，僅保留起動和行駛相關控制器電源，降低整車靜態(tài)電流，有效解決靜態(tài)電流引起的虧電問題。海運短路器參照圖3。

圖3 海運短路器示意圖

3.1.2 節(jié)電設計

車輛在熄火狀態(tài)，如果某一個電子電器件不休眠或長時間消耗電量，必然導致蓄電池虧電，節(jié)電設計就是要在車輛熄火后最大限度降低電量消耗，分為電器件休眠設計和強制切斷電源設計。

休眠設計主要針對車載控制器，當車輛閉鎖后，所有控制器30s后進入休眠狀態(tài)，通過對靜態(tài)電流檢測，可以判定休眠是否正常。

對于室內(nèi)照明燈、位置燈、背景燈等部件，當車輛熄火后，如果這些燈光沒有關閉，長時間點亮，會導致蓄電池快速虧電，因此需要進行強制切斷電源設計。識別這些車輛熄火后仍需工作的電器設備，通過節(jié)電設計，設定工作時長，達到工作時長后強行關閉這些用電設備。例如，熄火后尾門由關閉到打開狀態(tài)，行李廂燈點亮提供照明，關閉尾門，行李廂燈熄滅；如果尾門再次打開后忘記關閉或未關閉到位，則行李廂燈持續(xù)工作，當點亮時間等于T1時，整車控制器強制切斷行李廂照明燈電源，行李廂燈立即熄滅，車輛轉(zhuǎn)為節(jié)電狀態(tài)，圖4是該節(jié)電設計的時序圖。通過節(jié)電設計可以有效降低蓄電池虧電的發(fā)生。

圖4 行李廂燈節(jié)電設計時序圖

3.2 車輛制造過程的虧電預防及措施

3.2.1 入廠電壓控制

因蓄電池自放電及運輸過程、儲存時間問題，要求蓄電池入廠全部滿電是不符合實際的，同時考慮到后續(xù)的車輛調(diào)試、靜置、存儲等環(huán)節(jié)的電量消耗，要求入廠蓄電池靜態(tài)電量大于等于90%，即電壓大于等于12.67V，參見表2和圖5所示蓄電池電量與電壓關系圖。且要求存放的有效時間不大于4周，并做好蓄電池倉儲環(huán)節(jié)的電量維護工作。蓄電池電量與電壓關系曲線根據(jù)各廠家蓄電池特性確定，文中曲線圖僅為一示例。

表2 電量與電壓關系表（25℃）

圖5 蓄電池電量與電壓關系曲線

3.2.2 調(diào)試過程控制

汽車下線后需要對電器功能進行調(diào)試返修，在調(diào)試過程中，尤其返修過程中會消耗電池電量，過程中不注意管控，電池電壓在交付入庫時偏低，會影響蓄電池壽命，影響車輛的使用。

根據(jù)產(chǎn)線規(guī)劃、資金投入、調(diào)試方式等不同，蓄電池電量過程控制可有不同的方法，在此介紹兩種。

方法一是車輛調(diào)試過程采用專用的調(diào)試電源。這種方法需要在汽車調(diào)試生產(chǎn)線設計時做好規(guī)劃，整條調(diào)試線統(tǒng)一電源供電，每個調(diào)試工位設置一組電源線，車輛調(diào)試前，將電源線連接到車輛上，這樣整個調(diào)試過程不消耗蓄電池電量。這種方法初期投入大，但后期蓄電池的電量管控非常好。

方法二是車輛交付前對不達標的蓄電池更換充電。這種方法是車輛下線后正常調(diào)試，入庫前檢查蓄電池電壓，當電壓低于某一標準值時，將蓄電池更換，更換下來的蓄電池送至專設充電場地進行充電備用。該方法需要大量的檢測工作，且在調(diào)試過程中做好用電控制，降低更換蓄電池的數(shù)量。比如，①養(yǎng)成良好的節(jié)能習慣，休息、午餐等非調(diào)試時間，關閉用電設備，關閉車輛；②下發(fā)控制計劃做好明確規(guī)定，避免頻繁起動車輛；③維修耗時超過半小時，需要監(jiān)測蓄電池電壓；④存放超過4周車輛，需安排對其蓄電池電壓進行檢測，并按規(guī)定進行充電或更換等。

3.3 車輛銷售環(huán)節(jié)的虧電預防及措施

3.3.1 售前管控

售前管控主要在車輛倉儲環(huán)節(jié)，在運輸或者庫存期間須通過適當?shù)氖侄危ū热绮鸬糌摌O連接線）讓蓄電池電量>50%，入庫車輛存放超過4周及以后每4周，需對蓄電池電壓進行全檢，不合格車輛蓄電池按規(guī)定進行充電或更換，確保交給用戶的車輛蓄電池處于良好狀態(tài)。

3.3.2 售后處置

蓄電池虧電導致的直接問題就是無法起動，服務人員接到客戶求援后，一是幫著客戶起動車輛，還應詢問、檢查可能導致虧電的原因，這些可以包含：是否長時間未用車、是否有未關閉的用電器、是否改裝了其它用電器、檢查靜態(tài)電流是否超過標準、電池是否損壞等。二是告知客戶避免導致蓄電池虧電的注意事項，如改裝車輛需要到專業(yè)機構，改裝完后檢測靜態(tài)電流大?。徊灰诎l(fā)動機熄火狀態(tài)下長時間聽音樂；車輛不要久置不用，長時間不用車，可以拆掉蓄電池負極線等。

4 結(jié)論

車輛無法起動的一個主要因素是蓄電池虧電，本文期望從車輛的設計、制造、銷售3個環(huán)節(jié)提供預防和解決措施，降低無法起動問題的發(fā)生，給客戶更好的用車體驗。