淺談?shì)p卡蓄電池對(duì)冷起動(dòng)性能的影響

【摘? 要】冷起動(dòng)性能，是車輛寒帶性能的關(guān)鍵指標(biāo)項(xiàng)，需要車輛能在環(huán)境溫度-15℃以下時(shí)能夠順利起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。冷起動(dòng)性能受蓄電池、起動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、供油系、冷卻系等零部件的影響。本課題主要探討在其他因素相同的情況下，不同類型的蓄電池對(duì)冷起動(dòng)性能的影響，并圍繞整車進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

【關(guān)鍵詞】冷起動(dòng)；蓄電池；試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：U463.6? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：1003-8639（ 2023 ）08-0077-03

Discussion on the Influence of Light Truck Batteries on Cold Starting Performance

ZHU Lin

（Anhui JAC Motors Group Co.，Ltd.，Hefei 230601，China）

【Abstract】Cold start performance is a key indicator of vehicle cold zone performance，which requires the vehicle to be able to start the engine smoothly when the ambient temperature is below -15℃. Cold start performance is affected by battery，starter，engine，oil supply system，cooling system and other parts. This topic mainly discusses the influence of different types of batteries on the cold start performance under the condition of the same other factors，and carries out the test verification around the vehicle.

【Key words】cold start performance；battery；test verification

1? 蓄電池的類型

蓄電池的設(shè)計(jì)和選型主要依據(jù)整車的設(shè)計(jì)和使用需求，從而確定蓄電池的容量和布置位置。本課題選擇2臺(tái)相同的車輛進(jìn)行探究，保持其動(dòng)力系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)以及相應(yīng)輔材的一致，搭載不同的蓄電池進(jìn)行冷起動(dòng)試驗(yàn)實(shí)測(cè)。蓄電池的主要類型有：鉛酸蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池和鋰聚合物電池等，目前汽車行業(yè)使用較為普遍的是鉛酸蓄電池和磷酸鐵鋰電池。鉛酸蓄電池電壓穩(wěn)定、價(jià)格低廉、維護(hù)簡(jiǎn)單、品質(zhì)穩(wěn)定、可靠性高，但比能量低、使用壽命短、日常維護(hù)頻繁；而磷酸鐵鋰電池的壽命長(zhǎng)、使用安全、充電快速、耐高溫，但價(jià)格較鉛酸蓄電池略貴。

2? 試驗(yàn)需滿足的條件

因本試驗(yàn)為整車低溫冷起動(dòng)性能試驗(yàn)，需要滿足以下試驗(yàn)條件。

1）整車各個(gè)零部件所用油液，包括潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂、動(dòng)轉(zhuǎn)液、冷卻液等，其牌號(hào)必須為寒帶專用，車輛所搭載的蓄電池需為低溫冷起動(dòng)專用蓄電池，同時(shí)要注意的是，整車要有能夠正常工作的預(yù)熱系統(tǒng)。

2）試驗(yàn)環(huán)境要求：若試驗(yàn)在戶外進(jìn)行，需要確保天氣晴朗，無(wú)雨、雪、霧；若試驗(yàn)在室內(nèi)進(jìn)行，需要在專用低溫環(huán)境艙中進(jìn)行。如圖1所示。

3）試驗(yàn)設(shè)備要求：密度計(jì)精確度0.01g/cm3；秒表精確度0.01s；萬(wàn)用表測(cè)電流精確度1A。

如出現(xiàn)下列情況之一，需要馬上停止試驗(yàn)：①天氣情況無(wú)法滿足試驗(yàn)環(huán)境要求；②整車任意零部件無(wú)法正常工作；③蓄電池虧電。

3? 試驗(yàn)環(huán)境的設(shè)定

本課題冷起動(dòng)試驗(yàn)在環(huán)境艙里進(jìn)行，針對(duì)不同低溫環(huán)境進(jìn)行冷起動(dòng)的對(duì)比試驗(yàn)，設(shè)定條件見(jiàn)表1。

4? 試驗(yàn)具體內(nèi)容和步驟

1）測(cè)量整車初始參數(shù)。在試驗(yàn)前，需要先測(cè)量并記錄蓄電池的初始電壓，確保蓄電池不虧電，測(cè)量起動(dòng)機(jī)的電壓，同時(shí)要測(cè)量蓄電池電解液的密度和溫度，測(cè)量機(jī)油的溫度，條件允許的情況下，也要測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出水口冷卻液溫度、燃油溫度和環(huán)境溫度。

2）如整車帶有電預(yù)熱輔助起動(dòng)系統(tǒng)，則從按下電預(yù)熱開(kāi)關(guān)的時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，并在預(yù)熱進(jìn)行了10～15s后接通起動(dòng)機(jī)；若整車帶有獨(dú)立燃燒加熱輔助起動(dòng)系統(tǒng)，則在起動(dòng)了獨(dú)立燃燒加熱輔助起動(dòng)系統(tǒng)后開(kāi)始計(jì)時(shí)，加熱至系統(tǒng)額定時(shí)間后接通起動(dòng)機(jī)；如整車無(wú)電預(yù)熱輔助起動(dòng)系統(tǒng)配置或獨(dú)立燃燒加熱輔助起動(dòng)系統(tǒng)配置，則在接通了起動(dòng)機(jī)后開(kāi)始計(jì)時(shí)。

3）為防止蓄電池深度虧電，低溫冷起動(dòng)試驗(yàn)最大允許連續(xù)起動(dòng)次數(shù)為3次，每次起動(dòng)失敗后，至少等待2min后方可進(jìn)行下次起動(dòng)；需要注意的是，如整車配置了獨(dú)立燃燒加熱輔助起動(dòng)系統(tǒng)，則一次低溫冷起動(dòng)試驗(yàn)只能起動(dòng)一次，如果一次起動(dòng)失敗，則本次低溫冷起動(dòng)試驗(yàn)失敗。

4）試驗(yàn)過(guò)程中，需要詳細(xì)記錄過(guò)程中的重要參數(shù)，如從接通起動(dòng)機(jī)到發(fā)動(dòng)機(jī)著火并開(kāi)始自動(dòng)運(yùn)行的時(shí)間、起動(dòng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出水口冷卻液溫度、起動(dòng)機(jī)電壓和蓄電池的電壓、電流等。圖2為起動(dòng)階段電壓-時(shí)間試驗(yàn)曲線，圖3為電壓-時(shí)間試驗(yàn)曲線。

5）記錄起動(dòng)成功后，發(fā)動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行20min內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)的平均轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出水口冷卻液溫度。溫度試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。溫度-時(shí)間試驗(yàn)曲線見(jiàn)圖4。

6）暖機(jī)后采用1擋起步，起步最多可以嘗試兩次，若兩次均起步失敗，則認(rèn)為車輛在該條件下不適合起步。

7）1擋起步成功后，需根據(jù)車速逐級(jí)升擋到最高擋位，若車輛在升擋過(guò)程中平穩(wěn)加速，則本次起步試驗(yàn)成功。若車輛在20min內(nèi)無(wú)法升擋至最高擋，或無(wú)法在最高擋位下穩(wěn)定車速，則認(rèn)為本次起步試驗(yàn)失敗。

8）記錄從接通起動(dòng)機(jī)到起步成功所經(jīng)歷的時(shí)間。

5? 試驗(yàn)的結(jié)果

根據(jù)雙車對(duì)比試驗(yàn)，在其他條件參數(shù)相同時(shí)，不同類型的蓄電池在不同的環(huán)境溫度下對(duì)應(yīng)的起動(dòng)時(shí)間、起動(dòng)次數(shù)、起動(dòng)電壓見(jiàn)表3～表8的6組數(shù)據(jù)。

可以看到，起動(dòng)起始電壓和起動(dòng)最低電壓存在差值，說(shuō)明在低溫時(shí)，起動(dòng)機(jī)消耗的電能還是比較多的。起動(dòng)的過(guò)程存在一個(gè)最低電壓，是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)起動(dòng)，無(wú)法通過(guò)發(fā)電機(jī)給蓄電池充電，導(dǎo)致車輛持續(xù)消耗電能，在低溫環(huán)境下尤其明顯。因此要求蓄電池最低電壓不能過(guò)低，防止在起動(dòng)時(shí)整車其他用電器出現(xiàn)欠壓，導(dǎo)致工作不良，如位置燈或者背景燈突然變暗，就屬于這樣的情況，會(huì)影響主觀舒適性，給人一種廉價(jià)感。同理在低溫環(huán)境下起動(dòng)次數(shù)過(guò)多，也會(huì)影響駕乘體驗(yàn)。

選取200個(gè)樣本進(jìn)行對(duì)比，圖5為鉛酸蓄電池試驗(yàn)結(jié)果在樣本中排名148名，圖6為磷酸鐵鋰電池試驗(yàn)結(jié)果在樣本中排名42名。

6? 結(jié)束語(yǔ)

本課題研究不同類型的蓄電池對(duì)輕卡冷起動(dòng)性能的影響，在其他整車零部件保持一致時(shí)進(jìn)行雙車對(duì)比試驗(yàn)，得到如下結(jié)論。

1）蓄電池容量的增大有利于提升冷起動(dòng)性能。

2）蓄電池冷起動(dòng)最低電壓會(huì)隨著環(huán)境溫度的降低而降低，起動(dòng)次數(shù)和時(shí)間反之。

3）磷酸鐵鋰電池在環(huán)境溫度較低時(shí)冷起動(dòng)性能表現(xiàn)較鉛酸蓄電池好。

通過(guò)試驗(yàn)得到的一些初步結(jié)論，給設(shè)計(jì)者對(duì)蓄電池的選型提供一定的依據(jù)。研發(fā)設(shè)計(jì)人員可以從客戶對(duì)整車的需求、車輛所需要適應(yīng)的環(huán)境溫度以及成本等方面進(jìn)行考量，從而更準(zhǔn)確地對(duì)蓄電池裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)和選型。

參考文獻(xiàn)：

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（編輯? 楊? 景）

作者簡(jiǎn)介

朱琳（1991—），女，電器設(shè)計(jì)主管工程師，研究方向?yàn)槠囯娖髟O(shè)計(jì)和汽車網(wǎng)絡(luò)通信及控制器開(kāi)發(fā)。