汽车电量平衡计算及验证.pdf

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汽车电器系统的电量平衡，是指汽车交流发电机（以下简称发电机）、蓄电池和其它各种用电设备之间电能产生与消耗的相互制约关系。

在这种关系中随着汽车用电器的不断增加，整车用电量也随之增加，很多车型需重新选择发电机，发电机和用电量如何匹配是整车电器设计的一个关键。

发电机的性能对蓄电池的寿命以及汽车电器系统正常运行起着十分重要的作用。

本文介绍了在城市、怠速、乡村夜间运输等工况下，发电机与汽车用电量的匹配验证试验。

1研究汽车电量平衡的目的讨论汽车电量平衡，实质上就是研究车辆在各种运行状态下，发电机在整个汽车电器系统中的匹配情况，保证在各种驾驶环境中，车辆蓄电池总是处于充电的状态中。

这里，发电机的工作参数对整车的电量平衡起关键的作用。

发电机的工作参数主要有4项：

电机的转速、输出的电流、确定的电压和环境的温度。

汽车在行驶时，这4个参数都是动态变化的，在动态变化中，找出参数的极限值，以验证发电机的性能是否保证整个汽车电器系统的输入输出总电量平衡，这就是研究电量平衡的目的。

2电量平衡的评定方法电源供应系统应能够支持客户在不同驾驶条件下的电器负荷，即：

电能供应系统输出驾驶循环电器负荷0。

注意：

为了更好地满足售后市场上客户其它商务上的改装需要，电源供应系统大小还应升级，具体见表1。

也就是说，电器电源供应系统的平衡与否，是以蓄电池的充、放电量为评判标准。

3整车用电量理论计算31汽车用电器的频率系数整车的用电量理论估算是发电机设计和选型的重要依据之一。

正确的估算来自于科学的分析计算。

为了计算分析方便，首先引入电器使用频率系数这一概念，随着季节和环境的不同，各种电器的使用频率也不同。

电器的使用频率系数可以通过长期的道路行驶统计获得。

表2是各种负载的使用频率系数表格。

汽车用电器按使用范围不同，可分为3类：

I类是所有无需驾驶员选择用电器，包括无条件长期使修改稿收稿日期：

20081215作者简介：

谢志华，1996年毕业于南昌航空工业学院，19962008年在江铃汽车产品开发技术中心从事汽车电器等设计工作，目前是上汽商用车技术中心电子电器科高级经理；葛高杰，1996年毕业于南昌大学，19962008年在江铃汽车股份有限公司工作。

表1商务改装电源供应系统规格升级改装范畴各种驾驶循环增加的最小电负荷A在驻车空档下怠速周期：

3h蓄电池：

1000充电在驻车空档下怠速周期：

3h蓄电池：

无放电基本型0轻型10中型20重型408汽车电器2009年第4期设计研究DesignResearch汽车电量平衡计算及验证谢志华1，葛高杰2（1上海汽车集团股份有限公司商用车技术中心，上海200438；2江铃汽车股份有限公司，江西南昌330001）摘要：

介绍汽车电器电量平衡的评定方法和整车电量理论计算方法，阐述车辆在各种工况下的电量平衡验证方法。

关键词：

电量平衡；交流发电机；工况中图分类号：

U463601文献标识码：

A文章编号：

10038639（2009）04000804CalculationandVerificationofVehiclePowerBalanceXIEZhi-hua1，GEGao-jie2（1TechnicalCenterofShanghaiAutomotiveIndustryCorporation（Group），Shanghai200438，China）Abstract：

TheauthorintroducesthepowerbalanceevaluationmethodofvehicleelectricalappliancesandthetheoreticalcalculationmethodofwholevehicleItelaboratestheverificationmethodofpowerbalanceunderdifferentdrivingconditionsKeywords：

powerbalance；alternator；drivingcondition9汽车电器2009年第4期用的用电器，如发动机控制模块和有条件长期使用的电器，如近光灯；类为安全行驶所必备的短期使用电器，如喇叭；类是为了提供车辆行驶舒适性的随机使用的用电器，如电动后视镜。

32汽车电器用电量计算下面以表3为例，介绍汽车电器设备的电量理论上可以由公式进行估算的方法，序号为i的用电器的加权电流用I加权来表示，则I加权iIi式中：

i第i个用电器所对应的使用频率系数；Ii第i个用电器的电流。

33汽车电器电量平衡分析通过表3的计算结果，下一步就是对整车的电源供应系统是否达到平衡进行计算，整车电源供应系统包括发电机和蓄电池2个部分。

发电机主要负责车辆运行过程中的电源供应，而蓄电池则负责汽车的起动及发电机电量不足时整车电量的补充。

表4详细介绍了如何进行电量平衡的计算。

4汽车电量平衡的验证方法为了验证所选发电机的合理性，在风洞试验室将模拟怠速、乡村夜间运输、城市运输的夏天和冬表2用电器使用频率系数表温度最小放电时间驾驶循环负载所有无需驾驶员选择的负载近光灯驻车灯雾灯（如果装配）远光灯外部灯具1仪表灯收放机电子风扇发动机风扇暖风最大档2空调最大档2电器加热附件电子冷却附件制动灯后窗加热11后视镜加热后视镜加热风窗玻璃加热风窗玻璃刮水（湿玻璃）改装调整各种负荷5改装基本型轻型中型重型冬天4216hL7189XXXXXXX4X1140a17a17a7a17aX106A0A10A20A40A夏天414610hL7189XXXXXXX50aX4X1140aXX106A0A10A20A40A冬天420h45kmhXXXXX6XXXX4X100A0A10A20A40A夏天41460h45kmhXXXXX6XXXX3X4X11XX100A0A10A20A40A冬天423h空档怠速XXXXXXX4X11X7a7aX106A0Ab10A20A40A夏天41463h空档怠速XXXXXX50aX4X11XXX106A0Ab10A20A40A城镇夜间运输长距离乡村夜间运输怠速、低速城市夜间运输工况X需要连续使用的负荷XX无空调的载货汽车a非其他特别指定的情况，指需求负荷工作周期的百分比b1000SOC3小时怠速蓄电池允许的时间1000C连续的怠速无蓄电池放电d除非其它指定的情况连续工作或负荷工作周期（由设计部门指定）1使用近光灯的情况下2对于自动变速器的车辆设定在舒适模式3如果控制系统命令风扇操作4鼓风机高速档5由设计部门指定的零部件6如果高负载下需使用近光灯或雾灯8中高速鼓风机条件10低速风窗湿玻璃11100无定时器，有定时器功能，每小时激发一次DesignResearch设计研究表3某高档客车常用电器电量分析表注：

1）双电子风扇安装在2224发动机上，在怠速情况下53A。

2）单电子风扇安装在2224发动机上，在怠速情况下22A。

3）整个冷却和空调风扇的负荷包括在冷却风扇中。

4）后空调包括在冷却风扇中。

5）负载一栏如为空白，表示此用电器未选装。

应用于每个车系的驾驶循环使用频率系数城市怠速乡村夜间电子风扇（380W300W）电子风扇2（不适用于中国市场）点火油泵空调风扇（高速）空调风扇（中高）暖风风扇吹脚（高）暖风风扇吹脚（中低）空调离合器后窗加热后视镜风窗玻璃加热后视镜加热刮水1档刮水2档后刮水侧灯仪表板灯近光远光前雾灯后雾灯制动灯收放机CD电话车速控制后空调（高速）后空调（中高）后加热（高）后加热（中高）前座椅加热（左）前座椅加热（右）拖车自动燃油加热器后暖风（水暖）乘客舱灯（2个）踏板灯标记灯（2个）侧标记灯（8个）发动机预热塞载货汽车怠速情况下的调整车长距离乡村夜间运输工况下的调整夏天101100010001001100004010010000010003031000500冬天00100100017007017010111000040100001001701711003031000500夏天1011000100010011000101001000001001110000冬天001001000170070170101110001010000100170171101110000夏天1011000100010011011001011000001000011000冬天0010010000001011101100101001001701711000110001351351351351351351351351351351351281281351351351331351351351351351351351351351351351351351351351281281281281281221460010026035179002040619314823555103010200160800600电压V负载A用电器10汽车电器2009年第4期设计研究DesignResearch标准用电器其它用电器11汽车电器2009年第4期天6种工况下，进行电平衡匹配试验。

在试验发电机和蓄电池中，布置了温度传感器和电流、电压传感器。

专用的信号电缆将传感器与数据采集设备连接起来。

便携式微机再与数据采集设备连接起来，读取发电机、蓄电池、电子风扇、空调鼓风机的电流和电压；发电机进出气、蓄电池、发动机水温等温度；发动机转速、车速等数据。

通过这些数据来分析电源供应系统是否达到了电量平衡。

下面以城市工况为例，介绍如何进行电量平衡试验。

在布置好传感器、车辆准备完成后，按以下步骤进行电量平衡试验。

1）汽车用电器的使用按表1的要求设定。

2）开始城市工况的驾驶循环，见表5。

3）打开光照模拟器。

4）完成6个完整的城市工况的驾驶循环。

以1s为单位记录第4个和第6个驾驶循环的数据。

5）将车速降到零，关闭负载，将车辆放在空档。

5结束语本文大概介绍了汽车电量平衡的理论计算和验证方法。

此方法通过了福特众多车型的实际验证，是一准确可靠的方法。

通过此方法，在汽车的设计阶段就可准确地选择好发电机和蓄电池的型号，从而可避免不必要的设计成本的浪费。

（编辑文珍）表4某高档客车的电量平衡分析结果电量平衡盈余（系统能力系统负载）怠速长距离乡村夜间运输城镇夜间运输工况夏天9871125950冬天9111035874夏天130112961247冬天133014641281夏天99712961177冬天107114641320夏天1017170冬天16042944夏天314171297冬天419429407系统负载系统能力（发电机能力蓄电池允许的输出）发电机能力蓄电池充电电流表5城市工况驾驶循环怠速14s24s1s24s14s1s24s1s14s24s1s25s15s1s25s1s加速8s9s75s9s9s75s9s75s7s7s55s7s7s55s7s55s定速32s在48kmh12s在48kmh13s在48kmh17s在48kmh22s在48kmh12s在48kmh14s在48kmh21s在48kmh37s在40kmh19s在40kmh21s在40kmh25s在40kmh32s在40kmh19s在40kmh21s在40kmh31s在40kmh减速8s75s8s8s75s8s75s8s6s55s6s6s55s6s55s6sDesignResearch设计研究A信息动态InfoTrend编辑：

易强山全国政协委员、民盟中央副主席、清华大学汽车工程系主任欧阳明高在政协十一届二次会议大会发言时指出，我国人均汽车拥有量仅为世界平均水平的13，但汽车年耗油量已接近全国成品油总量的60。

为此，他建议抓住新能源汽车战略机遇，促进我国交通能源转型与汽车产业振兴。

欧阳明高建议，以锂动力电池为重点，掌握自主核心技术；以小型电动轿车为重点，推进自主品牌新能源汽车大规模商业化；以电动车标准法规为