纯电动汽车蓄电池选型方案设计分析

摘要：针对纯电动汽车辅助蓄电池选型困难，文章通过对纯电动汽车与燃油车在低压电源系统及辅助蓄电池工作状态等方面的差异进行分析，从整车零部件的启动电流计算、辅助蓄电池容量理论计算、整车暗电流计算校核、实车验证等方面提供了一个对纯电动汽车辅助蓄电池选型案例，实现了提高辅助蓄电池选型的准确性、延长辅助蓄电池使用寿命等目标。

关键词：纯电动汽车；辅助蓄电池；暗电流；选型

前言

纯电动汽车相对燃油车整车有两类蓄电池，给低压电器件供电的辅助蓄电池和给高压电器件供电的动力蓄电池，而纯电动汽车的辅助蓄电池功能与传统燃油车蓄电池功能也有所不同。传统燃油车的蓄电池除了维持整车熄火后暗电流的消耗，同时还要保证停放一段时间后整车能够提供起动机瞬间启动的大功率需求，对蓄电池的容量要求比较高。而纯电动汽车的辅助蓄电池除了满足暗电流的消耗外，在整车启动瞬间并不需要比较大的功率提供，所以纯电动汽车的辅助蓄电池基本以满足车辆熄火后暗电流的消耗为主。以下就结合整车设计需求及零部件情况对某款纯电动汽车辅助蓄电池容量选型方案进行设计。

1纯电动汽车电气原理框图

纯电动汽车电气系统主要包括高压直流电气系统和低压电气系统。在车型开发初期根据整车功能定义、控制系统部件构成、控制策略等完成整车电气原理框图，如图1所示。根据《电气设计任务书》的技术要求、各分系统原理图，再结合各用电零部件的电气需求对每个电气子系统及零部件进行载荷分配，并确定供电电源类型及暗电流分配。

2整车电气系统技术参数

根据电源分配及零部件电气参数需求统计整车低压电气系统技术参数如下表1所示：此款纯电动汽车在启动的瞬间只有以下零部件及相关继电器、接触器接通需要启动供电，然后DCDC被整车CAN唤醒进入工作状态，为整车的低压用电系统提供电源输出。相对于燃油车启动功率来说是非常小的。

3辅助蓄电池容量理论计算

辅助蓄电池在汽车上常用工作状态有两种：启动状态和充、放电循环状态（向低压用电器放电或DCDC装置向辅助蓄电池充电）。在车辆正常使用过程中，辅助蓄电池的主要工作是在车辆启动时向整车启动系统提供启动电流及停车时常电零部件暗电流的消耗。由于纯电动汽车的辅助蓄电池不用承担传统燃油车蓄电池在汽车启动时的大电流放电，只需满足停放一段时间后，能够提供足够的功率供表1中各零部件正常工作即可。所以，在选择蓄电池的容量（Q/A•h）时，可以根据以下方法对辅助蓄电池容量进行计算选型。1）辅助蓄电池暗电流达到总容量的50%时，汽车将不能正常工作，由于车辆钥匙关闭后要进行锁车、部分部件的延时休眠消耗部分电量，所以休眠时蓄电池容量按总容量的95%计算；2）整车初期设计要求的停放时间（t）为42天，汽车应能正常启动；3）设计初期要求：全车在正常环境下（已经考虑自放电）的整车静态电流一般要求不超过20mA。根据电池放电容量Qf等于放电电流If与放电Tf时间的乘积，可得：根据计算结果，并结合公司现有车型所用的蓄电池型号，装配位置、外形尺寸、固定方式等综合考虑辅助蓄电池容量选定为45Ah。

4整车暗电流计算

1）整车静态电流目标值经验标准1静态电流的大小通常是根据所选蓄电池容量的大小及蓄电池具有启动能力的最低容量确定（即由蓄电池允许放电量确定）。对于此款纯电动汽车，选用蓄电池容量为45Ah，那么根据车辆停放时间的要求就可以确定整车静态电流的目标值了。静态电流目标值的计算公式如下所示：2）整车静态电流目标值经验标准2静态电流的大小通常是根据所选蓄电池容量的大小及蓄电池具有起动能力的最低容量确定（即由蓄电池允许放电量确定）。对于此款纯电动汽车，选用蓄电池容量为45Ah，那么根据车辆停放时间的要求就可以确定整车静态电流的目标值了。静态电流目标值的计算公式如下所示：3）某款纯电动车型整车相关部件的暗电流值设计如下表：根据以上数值，计算可得整车暗电流约为17.5mA，IQ（标准2）＞17.5mA＞IQ（标准1），暗电流的设计目标值可以满足停放时间要求。

5辅助蓄电池容量验证

按照零部件暗电流设计目标完成零部件设计后进行装车验证。整车暗电流通过在蓄电池负极柱与负极线之间串接高精度数字万用表来测试，上位机机通过数据线与万用表相连进行数据传输和存储。总线测试设备通过整车OBD口检测网络睡眠状态，具体测试方法如下图2所示。测试结果如图3所示。通过测试结果可知，整车正常状态下最长在10min内进入休眠状态，休眠后的整车暗电流不仅小于辅助蓄电池选型的20mA目标值，同时小于零部件总 计17.5mA的设计值，以上实车测试验证辅助蓄电池的45Ah的容量选择可以满足车辆停放42天的要求，减少辅助蓄电池的过充过放，延长其使用寿命。考虑实际使用情况、容量衰减、天气寒冷对放电容量的影响等方面，建议车辆停放超过半个月不使用时把蓄电池的负极断开。

6结束语

鉴于纯电动汽车辅助蓄电池特殊性，采用此种方法选型其容量简单可靠。在车型开发初期就需要先定义好车辆的停放时间及整车暗电流目标值，并在车型开发过程中严控相关零部件的暗电流，以便辅助蓄电池容量的选型合理并延长其使用寿命。

参考文献

[1]李江江,陈富安.汽车用蓄电池充放电特性仿真与试验研究.汽车实用技术.2015.

[2]郝晓华等.纯电动汽车12V蓄电池选型浅析.汽车电器.2019.

[3]杨国亮等.纯电动汽车低压供电系统的选型和分析.汽车工程师.2014.

[4]付国良.整车静态电流设计及验证.汽车电器.2015.

作者：陈素梅 田磊 王瑶 张晓林 胡志冬 单位：郑州日产汽车有限公司