依維柯車型饋電問題整改提升案例分析

【摘" 要】基于依維柯車型在日常使用中出現(xiàn)的饋電問題實(shí)例，結(jié)合整車靜態(tài)電流測(cè)試結(jié)果，從整車電器零部件的靜態(tài)電流要求、蓄電池的選型策略等方面入手，對(duì)異常情況的根本原因進(jìn)行深入分析，并提出優(yōu)化改進(jìn)的方案。

【關(guān)鍵詞】靜態(tài)電流；蓄電池選型；依維柯；計(jì)算；饋電

中圖分類號(hào)：U463.633" " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " 文章編號(hào)：1003-8639（ 2023 ）11-0092-03

Case Analysis of Improvement and Improvement of Feeding Problems in IVECO Vehicle Models

ZHANG Ailei

（Nanjing Iveco Automobile Co.，Ltd.，Nanjing 211806，China）

【Abstract】Through examples of feeding problems that occur in the daily use of the IVECO model，combined with the results of static current testing on the entire vehicle，starting from the static current requirements of the electrical components of the vehicle，the selection strategy of the battery，and other aspects，the root causes of abnormal situations are analyzed in depth，and optimization and improvement plans are proposed.

【Key words】static current；battery selection；IVECO；calculate；feeding

隨著汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化水平越來越高，各個(gè)汽車廠都在研發(fā)新的智能網(wǎng)聯(lián)配置，導(dǎo)致整車控制器數(shù)量逐漸增多，且都外接整車常電，在整車休眠后部分控制器還存在遠(yuǎn)程控制、記憶存儲(chǔ)、上傳數(shù)據(jù)等消耗電流較大的功能。過大的靜態(tài)電流可能導(dǎo)致整車電池出現(xiàn)饋電現(xiàn)象，影響蓄電池的壽命，嚴(yán)重的還可能導(dǎo)致整車無法正常啟動(dòng)，影響客戶正常使用車輛，因此控制整車靜態(tài)電流解決電池饋電問題至關(guān)重要。

1" 問題來源及原因分析

近期，本司產(chǎn)品質(zhì)量部門反饋，依維柯某車型在售后存放一個(gè)月左右后，出現(xiàn)整車啟動(dòng)困難、蓄電池饋電問題，部分車輛使用外接電源搭電后蓄電池仍無法正常使用。經(jīng)實(shí)車排查后，發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)困難車輛蓄電池電壓已低于10.25V，電池健康狀態(tài)較差，無法滿足整車啟動(dòng)要求。造成整車饋電的主要原因有蓄電池容量選型不當(dāng)、整車靜態(tài)電流過大等，針對(duì)該問題，決定從電池容量以及整車靜態(tài)電流兩方面進(jìn)行分析與解決。

2" 理論分析

冷起動(dòng)電流是指在規(guī)定的某一低溫狀態(tài)下（可根據(jù)客戶選擇-10℃或者-25℃）蓄電池最大可以輸出的電流值。發(fā)動(dòng)機(jī)反扭矩是指能夠在特定溫度下穩(wěn)態(tài)拖動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩值。相關(guān)理論計(jì)算描述如下。

2.1" 起動(dòng)機(jī)輸出扭矩值計(jì)算

低溫啟動(dòng)目標(biāo)溫度：柴油車為-25℃，汽油車為-30℃。根據(jù)公式（1）計(jì)算出起動(dòng)電機(jī)所需要輸出的扭矩值。

式中：TE——發(fā)動(dòng)機(jī)反扭矩，該數(shù)值可以通過發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)由發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)工程設(shè)計(jì)方給出，也可以由實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)樣機(jī)測(cè)得，實(shí)際測(cè)試的情況，需要在低溫啟動(dòng)目標(biāo)溫度的環(huán)境艙中，使用發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)在此環(huán)境溫度下穩(wěn)態(tài)拖動(dòng)時(shí)所測(cè)得的等效扭矩來獲得；TS——起動(dòng)電機(jī)輸出扭矩；ne——發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪齒圈齒數(shù)；ns——起動(dòng)電機(jī)小齒輪齒數(shù)。

2.2" 起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算

根據(jù)公式（2）計(jì)算出起動(dòng)機(jī)所需最低轉(zhuǎn)速。

式中：NS ——發(fā)動(dòng)機(jī)低溫度下最低起動(dòng)轉(zhuǎn)速（該值由發(fā)動(dòng)機(jī)廠家提供）；NE——起動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速；ne——發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪齒圈齒數(shù)；ns——起動(dòng)電機(jī)小齒輪齒數(shù)。

2.3" 起動(dòng)電流選擇

通過計(jì)算得出起動(dòng)機(jī)所需的輸出扭矩以及轉(zhuǎn)速后，通過圖1所示起動(dòng)電機(jī)輸出曲線（該起動(dòng)機(jī)輸出曲線圖由起動(dòng)機(jī)廠家提供），結(jié)合扭矩、轉(zhuǎn)速、功率曲線的相互關(guān)系，得到起動(dòng)電機(jī)拖動(dòng)時(shí)需要的電流值。

起動(dòng)機(jī)電流的選擇，需遵循以下3個(gè)原則：①起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大于發(fā)動(dòng)機(jī)最低起動(dòng)轉(zhuǎn)速；②起動(dòng)機(jī)輸出力矩大于發(fā)動(dòng)機(jī)阻力矩；③低溫起動(dòng)電流直接關(guān)系到起動(dòng)機(jī)在寒冷環(huán)境下能否良好地起動(dòng)。因此，必須根據(jù)起動(dòng)機(jī)的功率特性曲線選擇，一般蓄電池的低溫起動(dòng)電流應(yīng)該大于起動(dòng)機(jī)功率曲線圖上功率最大點(diǎn)對(duì)應(yīng)的起動(dòng)電流。

2.4" 蓄電池容量初步計(jì)算

蓄電池容量的計(jì)算，一般根據(jù)起動(dòng)機(jī)的功率，采用公式（3）進(jìn)行計(jì)算。

Q = （450 ～ 600） × P / U（3）

式中：Q——蓄電池的額定容量，Ah；P——起動(dòng)機(jī)的功率，kW；U——蓄電池的額定電壓，V。

將選好容量的蓄電池在80%容量下，進(jìn)行低溫放電試驗(yàn)。首先起動(dòng)電流放電30s（參照GB/T 12535—2007中的6.1.4節(jié)對(duì)起動(dòng)拖動(dòng)時(shí)間的規(guī)定），然后測(cè)量蓄電池兩端電壓，該電壓值應(yīng)大于7.2V或至少大于ECU工況電壓（該電壓值由ECU廠家提供）。如不滿足以上要求，應(yīng)重新選擇更高容量的蓄電池。該階段需要搜集整車暗電流i暗，統(tǒng)計(jì)出暗電流i暗之后，應(yīng)用公式（4），求出Q。

式中：Q——蓄電池最小選擇容量，Ah；n——蓄電池最少放置天數(shù)（該天數(shù)由整車VTS提供），天。容量與溫度曲線關(guān)系參照?qǐng)D2，常溫下需將蓄電池容量放電到80%，最低起動(dòng)容量百分比為50%，自放電量為0.2%，即每天放電量為0.2%。

由此，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，綜合選擇蓄電池容量。

我司饋電車輛經(jīng)過計(jì)算后，最終將蓄電池容量確定為110Ah。各控制器靜態(tài)電流要求為：基于部件從屬的等級(jí)，零件在休眠時(shí)，電量消耗要求滿足表1。

3" 實(shí)車測(cè)量及驗(yàn)證過程

3.1" 測(cè)量方法

實(shí)車測(cè)量方法主要介紹兩種，詳細(xì)闡述如下。

1）方法1：采用KLARI-CORD 5靜態(tài)電流采集設(shè)備按圖3所示原理連接至整車，通過軟件連接，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)施監(jiān)控，測(cè)試完成后導(dǎo)出數(shù)據(jù)。該測(cè)量方法操作簡潔，可全程記錄整車靜態(tài)電流的波動(dòng)情況，可對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2）方法2：首先按圖4連接電流表和導(dǎo)線，將鑰匙從KEY OFF轉(zhuǎn)到KEY ON（發(fā)動(dòng)機(jī)不啟動(dòng)），接著待電動(dòng)泵停止工作后，測(cè)量蓄電池電壓并記錄，然后轉(zhuǎn)動(dòng)鑰匙到KEY OFF，并開始計(jì)時(shí)，統(tǒng)計(jì)30min。當(dāng)鉗流表讀數(shù)小于400mA時(shí)，短接保護(hù)線，用示波器讀取電流數(shù)據(jù)（圖4中的指針式電流表的數(shù)值）。該方法對(duì)設(shè)備要求較低，但操作難度較高，無法全程監(jiān)控靜態(tài)電流變化，也無法將測(cè)量數(shù)據(jù)導(dǎo)出，不利于數(shù)據(jù)分析。

3.2" 測(cè)試過程

首先對(duì)車輛進(jìn)行故障檢測(cè)，避免車輛故障造成測(cè)試不準(zhǔn)確。本次試驗(yàn)檢查方法使用CANoe進(jìn)行整車故障檢測(cè)，沒有發(fā)現(xiàn)故障，同時(shí)儀表無故障顯示燈。

3.2.1" 靜態(tài)電流測(cè)試

本次靜態(tài)電流測(cè)試方法采用方法1，兩臺(tái)測(cè)試樣車配置如下。

1）樣車1：基本型配置，無特殊選裝。測(cè)量結(jié)果見表2，其靜態(tài)電流曲線如圖5所示。

經(jīng)過測(cè)試讀取的靜態(tài)電流在車門關(guān)閉后為8.3mA，整車電流大小會(huì)瞬間跳變到18mA后馬上變?yōu)?.3mA，周期約為10s，該電流周期性變化為BCM自檢，屬于正?，F(xiàn)象，但是在車門未關(guān)時(shí)，整車靜態(tài)電流為350mA，靜態(tài)電流值很大。

2）樣車2：選裝多媒體娛樂系統(tǒng)、燃油加熱器，測(cè)量結(jié)果見表3，其靜態(tài)電流曲線如圖6所示。

經(jīng)過測(cè)試讀取的靜態(tài)電流在車門關(guān)閉后為26mA，在車門未關(guān)時(shí)，整車靜態(tài)電流依舊為350mA，靜態(tài)電流值很大。

3.2.2" 測(cè)量值計(jì)算

根據(jù)測(cè)量結(jié)果，初步計(jì)算整車滿電量的存放天數(shù)。當(dāng)依維柯車型的電池電量SOC值下降到60%時(shí)，車輛將啟動(dòng)困難，計(jì)算公式（5）如下：

式中：Q——電池電量，Ah。

不同配置車輛在初步計(jì)算后可得到以下結(jié)果。

1）基本型配置車輛在車門正常關(guān)閉時(shí)，可存放（110×0.4）/（0.008×24）=229天；在車門打開狀態(tài)下，可存放（110×0.4）/（0.352×24）=5.2天。

2）選裝娛樂系統(tǒng)和燃油加熱器配置車輛在車門正常關(guān)閉時(shí)，可存放（110×0.4）/（0.026×24）=71天；在車門打開狀態(tài)下，可存放（110×0.4）/（0.352×24）=5.2天。

3.2.3" 測(cè)量結(jié)論

1）測(cè)試當(dāng)車輛車門關(guān)閉后，中控上鎖或者不上鎖，15min后BCM均會(huì)休眠，車門不關(guān)閉，BCM無法休眠。

2）在整車網(wǎng)絡(luò)休眠之后，車輛靜態(tài)電流值均有波動(dòng)，周期大致為10～35s，主要原因?yàn)锽CM自檢，屬正?，F(xiàn)象，對(duì)整車靜態(tài)電流值無影響。

3）車門不關(guān)閉，前15min車內(nèi)頂燈持續(xù)點(diǎn)亮，15min后全車燈光熄滅，但整車網(wǎng)絡(luò)仍不休眠，靜態(tài)電流很大，所以不正確的車輛使用習(xí)慣對(duì)整車饋電有決定性作用。

4）選裝娛樂系統(tǒng)和燃油加熱器車型，理論計(jì)算后發(fā)現(xiàn)存放時(shí)間較基本型有很大差異，進(jìn)一步測(cè)量后發(fā)現(xiàn)燃油加熱器供電為整車KL30，車輛下電后，燃油加熱器系統(tǒng)靜態(tài)電流為22mA左右，不滿足設(shè)計(jì)要求，需要進(jìn)行系統(tǒng)供電優(yōu)化。

3.3" 問題整改

通過檢查燃油加熱系統(tǒng)原理圖后發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)供電為整車KL30，當(dāng)鑰匙下電后，系統(tǒng)直接連接蓄電池正極，由于燃油加熱系統(tǒng)為我司選型通用件，零件自身無法更改，經(jīng)過分析后，在加熱器電源處增加繼電器，由燃油加熱器開關(guān)控制系統(tǒng)供電，開關(guān)接通后，繼電器吸合，系統(tǒng)電源接通，開關(guān)斷開后，系統(tǒng)斷電，采用繼電器將燃油加熱器系統(tǒng)電源與蓄電池隔離，避免在下電后系統(tǒng)導(dǎo)致蓄電池出現(xiàn)耗電現(xiàn)象。燃油加熱系統(tǒng)改進(jìn)前后的線路原理對(duì)比如圖7所示。

3.4" 后續(xù)建議與要求

經(jīng)過本次測(cè)試與驗(yàn)證，結(jié)合測(cè)量數(shù)據(jù)，在本公司內(nèi)部各部門著重開始以下相關(guān)工作，控制下線車輛電池健康狀態(tài)。

1）在設(shè)計(jì)階段，需要嚴(yán)格控制各用電控制器自身靜態(tài)電流，因?yàn)楦饔秒娍刂破鞯淖陨盱o態(tài)電流是零件開發(fā)中的必要技術(shù)參數(shù)。

2）新車型在投產(chǎn)前，需要對(duì)樣車進(jìn)行嚴(yán)格的靜態(tài)電流測(cè)試，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題點(diǎn)，解決問題；車型在投產(chǎn)后，要定期對(duì)各車型進(jìn)行抽檢，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中可能存在的零件狀態(tài)一致性差的問題。

3）由于整車車身控制器的控制邏輯，車門不關(guān)閉，則整車網(wǎng)絡(luò)不休眠，整車靜態(tài)電流較大，易造成車輛蓄電池饋電，所以車輛在下線流轉(zhuǎn)期間，需要確保車輛使用后關(guān)閉鑰匙并將車門上鎖。

4）整車廠在車輛入庫之前，需要對(duì)車輛蓄電池進(jìn)行抽樣檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)饋電車輛，對(duì)蓄電池進(jìn)行補(bǔ)電，檢查標(biāo)準(zhǔn)為：蓄電池電壓不小于12.5V，蓄電池SOC值不小于70%。

5）車輛入庫停放后，需第一時(shí)間將蓄電池負(fù)極拔除，降低因長時(shí)間存放導(dǎo)致的蓄電池電量虧損，在車輛出庫前，對(duì)每臺(tái)車進(jìn)行蓄電池電量檢測(cè)，對(duì)于低于檢查標(biāo)準(zhǔn)的車輛進(jìn)行蓄電池充電。

4" 總結(jié)

優(yōu)化改進(jìn)后的整車電源系統(tǒng)在車輛上進(jìn)行可靠性驗(yàn)證，在此期間無異常現(xiàn)象發(fā)生，并且公司各部門也按照建議對(duì)車輛進(jìn)行嚴(yán)格管控，如今售后時(shí)出現(xiàn)的車輛饋電問題已大幅減少，為公司節(jié)省了售后三包費(fèi)用。

本文介紹的質(zhì)量改進(jìn)實(shí)例，從問題來源、根本原因分析、實(shí)車測(cè)試驗(yàn)證、數(shù)據(jù)分析、提出解決方案、方案驗(yàn)證到鎖定技術(shù)方案這一過程，屬于產(chǎn)品質(zhì)量改進(jìn)階段的必經(jīng)流程，并通過數(shù)據(jù)分析給出了后續(xù)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造以及車輛存放中的注意點(diǎn)，對(duì)后續(xù)公司質(zhì)量控制有很大幫助。通過本文實(shí)例，充分說明在新車型及新配置投產(chǎn)之前，功能測(cè)試及系統(tǒng)測(cè)試的重要性，通過測(cè)試不僅能夠降低電氣系統(tǒng)潛在的缺陷，提升整車電氣水平，也提升了公司產(chǎn)品質(zhì)量整體的可靠性。

（編輯" 凌" 波）

作者簡介

張愛磊（1989—），男，工程師，從事電子電器（線束、空調(diào)、燈具等）設(shè)計(jì)工作。