纯电动汽车想要卖好是很不容易的,需要考虑私人用户使用的方方面面,这里继续把纯电动汽车使用过程中发生的问题进行梳理,这篇文章主要谈两点,12V电池亏电和故障/没电车辆的运输。
第一部分 12V电池亏电
12V电池是汽车里面重要的组成部分,也是整个电子控制系统的主要电源之一。当电池亏电的时候,对纯电动汽车会带来一些意想不到的问题。我们先来看看传统内燃机车辆的12V系统
1)传统内燃机汽车12V系统
传统汽车的供电系统是由汽车发电机和12V蓄电池两部分组成,发电机在发动机工作的时候提供电能同时给蓄电池充电,蓄电池呢提供启动引擎的能量,也是所有的电子模块常态的供电。
12V蓄电池在汽车启动时为起动机提供较高的启动功率,起动机转起来之后拖动发动机旋转,帮助发动机正常启动;在发动机启动以后起动机与发动机脱开,并与供电系统脱离。发动机运转带动发电机运行,对蓄电池进行补充充 电,与蓄电池一起对车载的所有电子电气模块供电;当汽车引擎不工作时,由蓄电池对整个系统供电。 发电机部分由交流发电机和调节器两部分组成。由于汽车发动机转速是在变化的,导致发电机的速度也在变化,在通常情况下的充电电压一般在14V左右,因此需要调节发电机内部磁场电流大小,转速低时调节的电流就大,转速高时调节的电流就小,使发电机输出较为稳定的电压。
传统车的常见问题,是电池老化、电池跑电或者天气较冷的时候之后,起动机启动不了,而一般需要通过外接12V电池启动的方式,然后就可以操作了。
图1 传统汽车12V电源系统架构
2)纯电动汽车的12V系统
新能源车,不管是强混,插电/增程式混合动力,纯电动汽车,整个系统架构上都用DC-DC来取代原有的发电机,用高压的电机直接驱动车辆。整个12V电气架构的改变,使得原有12V蓄电池的使用特性产生了改变,它的作用就只变成了一个辅助能量单元,而不需要提供瞬时的高功率了。在较早的普锐斯HEV上面,12V电池就已经转换为AGM的铅酸电池,如图2所示。
DC-DC由于本身是电力电子控制部件,对电流和电压均可进行较精确的控制,所以可以实现对12V电池的能量管理,在这样的条件下,某些整车企业已经用12V锂电池代替原有的铅酸电池。
注:12V电源网络的常态工作电压是13.5V,所以一般也可称作14V。
图2 新能源车12V系统概览
3)12V电池亏电对纯电动车辆的影响
实际上,正是由于新能源整个系统结构,特别是控制结构如图3所示,相对传统车要复杂一些,使得12V总线上的模块较多。我们可以预见到的情况是,由于几方面因素:
a)电子控制模块较多,假定传统的模块设定为1mA~5mA,总体的静态电流较大。
b)电子控制模块较多,CAN网络的睡眠唤醒机制较为复杂,特别是充电(快充和满冲)的时候,导致12V的蓄电池在传统停置的时候,需要给电较多。
c)模块的控制逻辑,特别是因为接入车联网的监控需求,使得车辆电子系统的逻辑跳转变得相对脆弱,可能在某些状态下没办法完全让车“休眠”。
所以根据这些判断以及国外车辆在使用过程中的一些投诉,比较高的可能性出现问题,就是在车不用一段时间(几天或者一周以上),这车可能在高压电池满电的情况下,就启动不了了。
细究里面的原因,主要是因为,虽然我们设定的模块正常工作电压通常是9~16V,亏电的铅酸/AGM电池一旦输出电流,电压就会继续持续往下掉,而使得DC-DC给电池补电的通路本身就需要12V电池来吸合控制继电器的线圈来维持触点闭合。所以按照老的经验,我们可能拿个电池上去Jump Start(并联或者串联均可),等到车辆启动起来,电池一拿走,车辆控制系统全部继续掉电关闭,如图3所示,高压电池维持输出需要保证接触器有足够的保持电压和电流供给,一旦电池不给力,这个系统还是会掉下去。
这个时候,其他的办法我们拿着外部的交流充电插头给车上高压电,就根本不会接收;如果上的是直流充电插头,这事情可能微妙一些,如图3所示,比如Combo和Chademo都是不给12V电给车辆,所以90%的车辆还是会继续趴窝;中国国标这块是设计有一个辅助电源,可是传统的国标乘用车一般不会用这路电源给车辆进行补电。
这个问题,随着车辆年岁上去,使用者不注意,问题会逐渐增多的。这里提一些可能的解决的办法:
I)当发生这个事情的时候,用额外的电池需要给车辆供一段时间的电,将车辆的Power Button,也就是高压系统启动起来,让DC-DC对电池进行一段时间的补电。
II) 车联网系统,在这个角色里面是很微妙的,当它工作给后台发送信息的时候,可以加入12V信息,如果出现苗头不对可以通知消费者。一般传统车可以停放的时候,新电池设计的时候考虑是90天以上,纯电动汽车这个时间可能达不到。
III)在车辆设计的时候,还是需要做静态电流控制和系统验证,当然12V电池的布置也很讲究,放在太难处理的地方也不好操作了;这个问题在德国的几家厂家给48V系统配置的时候,也注入了一个强制充电模式,很值得我们在这里考虑进去。
图3 某纯电动车示意图和框图
小结:
1)满电趴窝这事情太郁闷了,消费者首先会莫名其妙,然后会抓狂的。推广大量之后,大家可能都会遇到的。
2)电池连多久,根据亏电的情况而定,操作起来也不方便,这事情另外一种做法就是配置12V充电机,成本花费也不低。
3)要是遇到要求换12V的蓄电池的情况,由于VCU一般有对12V电池的精确控制和检测,一般是没必要的。
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