新能源汽車的蓄電池選型及智能補電功能介紹

中圖分類號：U463.633 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-8639（2025）07-0095-03

Introduction to Battery Selection and Intelligent Power Supply Function of New Energy

ShaoYunlei，Sun Minjie，Wan Xin （Hozon New Energy Automobile Co.，Ltd.，Tongxiang 31450o，China）

【Abstract】Thispaper mainly introduces the key elements of battery selection for new energy vehicles， comprehensivelyanalyzes the target decomposition processof thevehicle staticcurrent，and thespecificrealization methodsadoptedbyeach controlertoachieve the target of staticcurent.At thesame time，basedon the unique technicaladvantagesofnew energyvehicles，the intelligentrecharge function is introduced indetail.Throughresearch andanalysis，itisexpected toprovideusefulreferenceforthefieldofnew energyvehicles，soastoefectivelyreduce the capacitydemand ofbatteries and improve the overallperformanceand economic benefits of new energy vehicles.

【Key Words】 low-voltage battery；capacity selection；static current；intelligent recharge strategy

0 引言

隨著整車尤其是新能源汽車朝著智能化、網(wǎng)聯(lián)化、電動化方向發(fā)展，以及用戶對新功能需求的持續(xù)攀升，整車上的控制器數(shù)量逐漸增多。然而，控制器數(shù)量的增加導(dǎo)致整車靜態(tài)電流不斷增大。過大的靜態(tài)電流會迅速消耗整車蓄電池的能量，而蓄電池作為車輛啟動的唯一能量來源，若能量消耗過度，將致使車輛拋錨無法啟動。

置時間延長以及部分用電器不休眠等異常耗電工況的偶發(fā)，仍會導(dǎo)致整車饋電拋錨。

低壓蓄電池的選型正面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，因此新能源汽車需要增加智能補電策略，通過規(guī)律性監(jiān)測低壓蓄電池的SOC/電壓狀態(tài)進行智能補電，使蓄電池始終保持較高容量和良好狀態(tài)，以滿足用戶的用車需求。

1蓄電池容量選型及靜態(tài)電流目標(biāo)制定

傳統(tǒng)燃油車的蓄電池不僅要為起動機提供電量以啟動車輛，還需考慮整車靜態(tài)電流，確保整車具備足夠長的停放時間，一般要求大于30天。若存在海運等更長時間的停放需求，停放時間還需適當(dāng)延長至45＼～60天，因此傳統(tǒng)燃油車蓄電池的容量通常較大。

與之不同，新能源汽車（PHEV/REEV/EV）由于沒有起動機，對蓄電池用于啟動整車的需求大幅降低，其蓄電池容量只需滿足靜置、啟動、OTA等需求即可，所以，新能源汽車對蓄電池容量需求較小，但對循環(huán)次數(shù)需求增大，由此催生了低容量高循環(huán)次數(shù)的低壓蓄電池。盡管這類蓄電池能夠滿足啟動、靜置、OTA等日常應(yīng)用場景，但隨著整車靜

1.1蓄電池容量選型

新能源汽車（PHEV/REEV/EV）因無起動機，無需考慮在 -35～70^°C 環(huán)境溫度下啟動車輛的情況。其蓄電池容量選型主要考慮以下3個因素：車輛靜置時間要求、功能及車輛安全、OTA升級用電。

1.1.1 車輛靜置時間要求

電池需滿足規(guī)定的靜置期要求，在承受自放電、整車靜態(tài)電流以及功能的周期喚醒等電量消耗后，仍能確保車輛正常啟動。一般而言，若按整車存放30天計算，蓄電池電量的自消耗以及整車設(shè)備的消耗應(yīng)不高于蓄電池容量的 40% 。若需考慮海運等更長時間的停放需求，停放時間需適當(dāng)延長至45＼～60天，相應(yīng)地，蓄電池容量也需適當(dāng)增加。本文以30天的存放要求進行計算。

為計算蓄電池容量，首先需要設(shè)定整車各控制器的靜態(tài)電流目標(biāo)。本文參考已開發(fā)車型，設(shè)定整車靜態(tài)電流為 26.3mA ，具體每個控制器的靜態(tài)電流目標(biāo)將在1.2章節(jié)詳細(xì)闡述。

若整車按存放30天計算，根據(jù)擬定的整車靜態(tài)電流值，可計算出整車耗電量為 26.3mA×24h×30d÷ 1000=18.94Ah 。分別計算不同容量蓄電池的SOC消耗情況。

1）若選擇36Ah蓄電池，SOC消耗為 18.94/36× 100%=52.61% 。2）若選擇 40Ah 蓄電池，SOC消耗為 18.94/40× 100%=47.35% 。3）若選擇 45Ah 蓄電池，SOC消耗為 18.94/45× 100%=42.09% 。4）若選擇 50Ah 蓄電池，SOC消耗為 18.94/50× 100%=37.88% 。

考慮到蓄電池的使用壽命，存放30天的SOC消耗不宜高于 40% 。綜合以上計算結(jié)果，36Ah、 40Ah /45Ah蓄電池不滿足要求， 50Ah 蓄電池滿足要求。

1.1.2 功能及車輛安全

在整車DC/DC停止工作的情況下，12V電池需充當(dāng)功能單元，滿足助力轉(zhuǎn)向、車輛制動等用電需求，以確保車輛能夠安全停車，使駕駛員能夠保持車速并將車輛停滯在緊急停車帶。此時，蓄電池電量應(yīng)滿足等待道路救援4h的電量消耗要求。

當(dāng)DC/DC出現(xiàn)故障，駕駛員保持車速并將車輛停至緊急停車帶時，假設(shè)整車處于最高配夏季雨夜且所有用電器均處于打開狀態(tài)，估計功率約為1800W ，額定電流值約為 150A 。按保持車速變道至緊急停車帶，然后減速到車輛靜止這個過程耗時約30s計算，蓄電池以150A放電30s后，消耗 SOC1.25Ah 在等待道路救援過程中，開啟雙閃，按 90% 剩余SOC計算，要求工作時間 gt;4h ，整車轉(zhuǎn)向燈工作電流約為2.5A，此過程消耗 SOC10Ah 。整個過程約消耗SOC11.25Ah，36Ah以上的蓄電池均能滿足要求。

1.1.3 OTA升級用電

車輛在進行OTA升級時，蓄電池需為其供電，確保在極限條件下，蓄電池既能滿足OTA升級用電要求，升級后又能保證車輛正常啟動。一般而言，OTA升級后，蓄電池剩余電量需大于 30% 。

考慮到OTA通過策略抑制負(fù)載的開啟，在升級三電部分控制器時，所有三電控制器耗時總計約30min ，整車電流約16A左右，此過程消耗 8Ah 。

對于 36Ah 蓄電池，OTA升級后剩余SOC為（ 36× 0.6-8）÷36×100%=37.8% ，滿足需求， 36Ah 以上的蓄電池均滿足要求。

綜合以上各項計算結(jié)果，初步選定需選用50Ah蓄電池。

1.2整車靜態(tài)電流目標(biāo)分解

為滿足整車靜置時間要求，必須嚴(yán)格控制整車靜態(tài)電流目標(biāo)值，并明確各控制器的靜態(tài)電流值。本文參考已開發(fā)車型，設(shè)定整車靜態(tài)電流為 26.3mA 。各主要控制器的靜態(tài)電流目標(biāo)值如表1所示。

1.3控制器靜態(tài)電流目標(biāo)實現(xiàn)

各控制器的靜態(tài)電流目標(biāo)的達成是實現(xiàn)整車靜態(tài)電流目標(biāo)的關(guān)鍵。為降低控制器的靜態(tài)電流功耗，主要通過以下幾種途徑。

1）芯片選型。選用低功耗的微控制器MCU和其他功率芯片，這些芯片在睡眠模式下的靜態(tài)電流消耗極低，部分甚至可達到微安級。

2）合理電路設(shè)計。在電路支路設(shè)計中，合理選擇上下拉電阻，減少各個支路的電流消耗。設(shè)計高效的電源電路，例如采用低壓差線性穩(wěn)壓器LDO，它在提供穩(wěn)定電源的同時，自身功耗較低，并且能夠在控制器處于待機模式時，切斷不必要的電源分支。

3）合理配置控制器的工作模式?？刂破魍ǔ＞哂泄ぷ?、待機、睡眠3種運行模式。通過軟件控制，使MCU在不工作時進入低功耗的睡眠模式，并可通過中斷或網(wǎng)絡(luò)信號喚醒，合理設(shè)置睡眠模式的進入和喚醒條件，以此降低靜態(tài)電流。

4）正確配置MCU的輸出I/O口。對于輸出I/O口引腳，在軟件程序的正常模式下配置成輸出H（高）有效模式，在待機和睡眠模式下配置成L（低）輸出，從而減少MCU的I/O口電流輸出。

通過以上幾種設(shè)計方式的組合，能夠有效降低控制器的靜態(tài)電流消耗。

1.4靜態(tài)電流測試

靜態(tài)電流測試時，應(yīng)在整車上按照規(guī)范測試每個控制器的靜態(tài)電流是否滿足表1中的目標(biāo)值。若不滿足，需進行整改直至合格，最終以達到整車靜態(tài)電流目標(biāo)值為標(biāo)準(zhǔn)。

在各控制器靜態(tài)電流測試合格后，還需測試整車靜態(tài)電流是否滿足整車目標(biāo)。除正常的休眠測試外，還需考慮一些異常場景，包括但不限于以下情況：整車設(shè)防或無操作 30min 后靜態(tài)電流測試；藍牙連接區(qū)靜態(tài)電流測試；遙控或機械閉鎖整車靜態(tài)電流測試；任一車門或后備廂打開狀態(tài)靜態(tài)電流測試；充電熱管理（交/直流）休眠后靜態(tài)電流測試；插槍不充電（交/直流）休眠后靜態(tài)電流測試；插槍充電中斷（交/直流）休眠后靜態(tài)電流測試；雨天觸發(fā)雨量傳感器休眠后靜態(tài)電流測試；觸發(fā)防盜報警后靜態(tài)電流測試。

當(dāng)用戶將車輛停在停車場出現(xiàn)忘記鎖車、車門未關(guān)、外界干擾等情況時，車輛應(yīng)能自動計時。在計時期內(nèi)，通過聲光提示車主；計時結(jié)束后，將車輛問題通過網(wǎng)絡(luò)遠程通知車主，并自動進入休眠階段。在車主下次認(rèn)證通過后，車輛應(yīng)能監(jiān)測并接收用戶指令，正確執(zhí)行操作，不應(yīng)出現(xiàn)饋電拋錨等問題。

2 智能補電策略

2.1 功能簡述

相較于傳統(tǒng)燃油車需要啟動車輛后發(fā)電機才能為整車供電和為蓄電池充電，新能源汽車在補電方面具有天然優(yōu)勢。新能源汽車配備高壓電池包，且高壓電池容量非常大，只要滿足一定條件，通過控制器上高壓，喚醒整車網(wǎng)絡(luò)，即可為蓄電池充電。

智能補電功能是指在整車處于下電休眠或其他異常耗電等情況下，當(dāng)安裝在蓄電池上的智能電池傳感器（IntelligentBatterySensor，IBS）監(jiān)測到蓄電池電量低于一定SOC閾值時，會發(fā)送LIN信號給動力域控制器（PowertrainDomainController，PDC）。PDC檢測到IBS信號，確定蓄電池電量低后，上高壓，DC/DC為蓄電池充電。正常補電結(jié)束或補電條件不滿足后，各控制器根據(jù)網(wǎng)絡(luò)管理規(guī)范進人休眠狀態(tài)。

2.2 功能邏輯

正常情況下，智能補電功能的觸發(fā)需要同時滿足以下所有條件：整車無影響上高壓和DC/DC故障；EV動力電池 SOC?8% ，或增程動力電池 SOC?10% ：蓄電池電量 soc 閾值 ?65% 。

當(dāng)通過IBS信號監(jiān)測到蓄電池電量低于一定SOC閾值（一般設(shè)置為 65% ，可根據(jù)實際情況調(diào)整）時，PDC請求DC/DC輸出14.2V為蓄電池進行充電，充電時間一般設(shè)置為1h（可根據(jù)實際情況調(diào)整）。

智能補電功能的停止需滿足以下任一條件：整車有影響上高壓和DC/DC故障；EV動力電池 SOC? 4% ，或增程動力電池 50C?5% ；蓄電池電量 soc 國值 ?90% 。

正常補電結(jié)束或補電條件不滿足后，充電停止，各控制器根據(jù)網(wǎng)絡(luò)管理規(guī)范重新進人休眠狀態(tài)。

對于沒有配備IBS的車輛，也可進行智能補電，只需將PDC軟件設(shè)置為固定時間喚醒（例如10天，可根據(jù)實際情況調(diào)整）對蓄電池充電即可。不過，由于沒有IBS信號，控制充電的精度會略差一些。

2.3采用智能補電后的蓄電池選型

正常情況下，車輛大約平均每20天會啟動一次智能補電程序為蓄電池充電。依據(jù)整車成本需求，也可以選擇40Ah或45Ah蓄電池。

驗證：若選擇 40Ah 的蓄電池，其電量可支持車輛存放多少天？計算如下。設(shè)可存放 x 天，根據(jù)公式中 26.3mA×24h×xd÷1000）÷40×100%=39.99% ，計算可得 x≈25.34 天，滿足需求。

通過采用智能補電策略，可以有效降低蓄電池的設(shè)計容量，最終選型為 40Ah 蓄電池。

3結(jié)束語

蓄電池容量選型和靜態(tài)電流設(shè)計是整車低壓電源管理的重點。為滿足目標(biāo)需求，在產(chǎn)品選型設(shè)計階段就應(yīng)進行合理規(guī)劃。靜態(tài)電流越大，對蓄電池容量的消耗就越大，車輛的存放時間也就越短。通過采用智能補電功能，可以有效降低蓄電池的容量，不僅降低了整車的成本和質(zhì)量，還提高了蓄電池的使用壽命。

參考文獻

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（編輯凌波）