【第一電動網】（特約作者 朱玉龍）純電動汽車想要賣好是很不容易的，需要考慮私人用戶使用的方方面面，這里繼續(xù)把純電動汽車使用過程中發(fā)生的問題進行梳理，這篇文章主要談兩點，12V電池虧電和故障/沒電車輛的運輸。

第一部分 12V電池虧電

12V電池是汽車里面重要的組成部分，也是整個電子控制系統(tǒng)的主要電源之一。當電池虧電的時候，對純電動汽車會帶來一些意想不到的問題。我們先來看看傳統(tǒng)內燃機車輛的12V系統(tǒng)

1)傳統(tǒng)內燃機汽車12V系統(tǒng)

傳統(tǒng)汽車的供電系統(tǒng)是由汽車發(fā)電機和12V蓄電池兩部分組成，發(fā)電機在發(fā)動機工作的時候提供電能同時給蓄電池充電，蓄電池呢提供啟動引擎的能量，也是所有的電子模塊常態(tài)的供電。

12V蓄電池在汽車啟動時為起動機提供較高的啟動功率，起動機轉起來之后拖動發(fā)動機旋轉，幫助發(fā)動機正常啟動；在發(fā)動機啟動以后起動機與發(fā)動機脫開，并與供電系統(tǒng)脫離。發(fā)動機運轉帶動發(fā)電機運行，對蓄電池進行補充充 電，與蓄電池一起對車載的所有電子電氣模塊供電；當汽車引擎不工作時，由蓄電池對整個系統(tǒng)供電。 發(fā)電機部分由交流發(fā)電機和調節(jié)器兩部分組成。由于汽車發(fā)動機轉速是在變化的，導致發(fā)電機的速度也在變化，在通常情況下的充電電壓一般在14V左右，因此需要調節(jié)發(fā)電機內部磁場電流大小，轉速低時調節(jié)的電流就大，轉速高時調節(jié)的電流就小，使發(fā)電機輸出較為穩(wěn)定的電壓。

傳統(tǒng)車的常見問題，是電池老化、電池跑電或者天氣較冷的時候之后，起動機啟動不了，而一般需要通過外接12V電池啟動的方式，然后就可以操作了。

圖1 傳統(tǒng)汽車12V電源系統(tǒng)架構

2)純電動汽車的12V系統(tǒng)

新能源車，不管是強混，插電/增程式混合動力，純電動汽車，整個系統(tǒng)架構上都用DC-DC來取代原有的發(fā)電機，用高壓的電機直接驅動車輛。整個12V電氣架構的改變，使得原有12V蓄電池的使用特性產生了改變，它的作用就只變成了一個輔助能量單元，而不需要提供瞬時的高功率了。在較早的普銳斯HEV上面，12V電池就已經轉換為AGM的鉛酸電池，如圖2所示。

DC-DC由于本身是電力電子控制部件，對電流和電壓均可進行較精確的控制，所以可以實現(xiàn)對12V電池的能量管理，在這樣的條件下，某些整車企業(yè)已經用12V鋰電池代替原有的鉛酸電池。

注：12V電源網絡的常態(tài)工作電壓是13.5V，所以一般也可稱作14V。

圖2 新能源車12V系統(tǒng)概覽

3)12V電池虧電對純電動車輛的影響

實際上，正是由于新能源整個系統(tǒng)結構，特別是控制結構如圖3所示，相對傳統(tǒng)車要復雜一些，使得12V總線上的模塊較多。我們可以預見到的情況是，由于幾方面因素：

a)電子控制模塊較多，假定傳統(tǒng)的模塊設定為1mA～5mA，總體的靜態(tài)電流較大。

b)電子控制模塊較多，CAN網絡的睡眠喚醒機制較為復雜，特別是充電(快充和滿沖)的時候，導致12V的蓄電池在傳統(tǒng)停置的時候，需要給電較多。

c)模塊的控制邏輯，特別是因為接入車聯(lián)網的監(jiān)控需求，使得車輛電子系統(tǒng)的邏輯跳轉變得相對脆弱，可能在某些狀態(tài)下沒辦法完全讓車“休眠”。

所以根據(jù)這些判斷以及國外車輛在使用過程中的一些投訴，比較高的可能性出現(xiàn)問題，就是在車不用一段時間(幾天或者一周以上)，這車可能在高壓電池滿電的情況下，就啟動不了了。

細究里面的原因，主要是因為，雖然我們設定的模塊正常工作電壓通常是9～16V，虧電的鉛酸/AGM電池一旦輸出電流，電壓就會繼續(xù)持續(xù)往下掉，而使得DC-DC給電池補電的通路本身就需要12V電池來吸合控制繼電器的線圈來維持觸點閉合。所以按照老的經驗，我們可能拿個電池上去Jump Start(并聯(lián)或者串聯(lián)均可)，等到車輛啟動起來，電池一拿走，車輛控制系統(tǒng)全部繼續(xù)掉電關閉，如圖3所示，高壓電池維持輸出需要保證接觸器有足夠的保持電壓和電流供給，一旦電池不給力，這個系統(tǒng)還是會掉下去。

這個時候，其他的辦法我們拿著外部的交流充電插頭給車上高壓電，就根本不會接收；如果上的是直流充電插頭，這事情可能微妙一些，如圖3所示，比如Combo和Chademo都是不給12V電給車輛，所以90%的車輛還是會繼續(xù)趴窩；中國國標這塊是設計有一個輔助電源，可是傳統(tǒng)的國標乘用車一般不會用這路電源給車輛進行補電。

這個問題，隨著車輛年歲上去，使用者不注意，問題會逐漸增多的。這里提一些可能的解決的辦法：

I)當發(fā)生這個事情的時候，用額外的電池需要給車輛供一段時間的電，將車輛的Power Button，也就是高壓系統(tǒng)啟動起來，讓DC-DC對電池進行一段時間的補電。

II) 車聯(lián)網系統(tǒng)，在這個角色里面是很微妙的，當它工作給后臺發(fā)送信息的時候，可以加入12V信息，如果出現(xiàn)苗頭不對可以通知消費者。一般傳統(tǒng)車可以停放的時候，新電池設計的時候考慮是90天以上，純電動汽車這個時間可能達不到。

III)在車輛設計的時候，還是需要做靜態(tài)電流控制和系統(tǒng)驗證，當然12V電池的布置也很講究，放在太難處理的地方也不好操作了；這個問題在德國的幾家廠家給48V系統(tǒng)配置的時候，也注入了一個強制充電模式，很值得我們在這里考慮進去。

圖3 某純電動車示意圖和框圖

小結：

1)滿電趴窩這事情太郁悶了，消費者首先會莫名其妙，然后會抓狂的。推廣大量之后，大家可能都會遇到的。

2)電池連多久，根據(jù)虧電的情況而定，操作起來也不方便，這事情另外一種做法就是配置12V充電機，成本花費也不低。

3)要是遇到要求換12V的蓄電池的情況，由于VCU一般有對12V電池的精確控制和檢測，一般是沒必要的。

第二部分 車輛故障狀態(tài)的運輸問題

2015年初，關于特斯拉Model S在中國拖車的事情鬧得沸沸揚揚，最終是以特斯拉中國說明使用拖鉤和牽引模式設置結束的。

圖4 特斯拉Model S的牽引模式拖車

我們深入挖掘這個事情，從參考文件1來看，其實是要求只能用平板車幫助，

圖5 特斯拉Model S的運輸模式要求

假定如果我們像傳統(tǒng)車的那樣，將系統(tǒng)掛空擋，離合器斷開，車輛空拖的時候，其實變速箱端是沒有阻力的。當純電動汽車拖車的時候，由于一般的設計，一般通常是采用單減速器直連，輪子的傳動到電機之間沒有離合器斷開，拖車的過程中，電機就給拖拽起來了。純電動汽車的空檔只是通過控制電機驅動器不輸出給電機扭矩，系統(tǒng)下電也只是將電池的輸出禁止，而電機本身還和輪子永久連接的。

所以這事情可以分成幾種不同的情況：

1)逆變器緊急拖車系統(tǒng)不工作，也就是說逆變器沒有控制和供電

如圖6所示，在這個狀態(tài)下，IGBT的驅動電源撤掉以后，本身的工作就只有寄生的反向二極管，在這個情況下，我們可以看到電機轉動發(fā)的電就會在逆變器上面進行整流，擴展到它能接觸的總線上去。在速度較高的情況下，別的不說，逆變器的發(fā)熱比原有更集中，特別某些峰值情況下，離開了液冷系統(tǒng)的情況下。

2)如果我們設計了緊急拖拽系統(tǒng)

如果想要把這個系統(tǒng)做好，之前是需要對所有牽涉相關的系統(tǒng)做診斷，我們要知道逆變器、液冷系統(tǒng)是否處在可工作的狀態(tài)下。然后給系統(tǒng)上電，告訴系統(tǒng)進入特殊的拖拽模式下，并告知拖車的最高速度。在整車層面需要設計一個應急模式，限制在一定的拖車速度下，讓整個散熱系統(tǒng)工作，系統(tǒng)能量最好從散熱系統(tǒng)和12V DC-DC走，這個功率通過控制可以限制在一定的范圍之內。實際在開發(fā)過程中，是需要重新測量在這種被動模式下的流道的實際情況，往往熱量都集中在了一起了。如果我們讓高壓電池去回收這些能量，有很多潛在的風險是需要去擔的，特別是某些速度較高和變化區(qū)間。

未來這種模式的設計，會在越來越多的車上實現(xiàn)，畢竟限制拖車模式對推廣量來說有一定的限制作用的。

圖6 電機反拖，逆變器關閉狀態(tài)下的情況

圖7  Tesla Model S的P85D雙電機配置

圖8  普銳斯的緊急拖車模式

本文小結

純電動汽車推向私人客戶的時候，會遇到很多的問題，面對不太會看用戶手冊的私家車主，加強教育和科普也是一項任重而道遠的事情。

參考文件：

1.Tesla User manual https://www.teslamotors.com/sites/default/files/blog_attachments/ms_owners_guide.pdf

2.Tesla Emergency Guide

3.Prius User manual

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