梅曉波，李憶，藥陵州

（陜西重型汽車有限公司 汽車工程研究院，陜西 西安 710200）

引言

整車電器的主供電系統(tǒng)主要包括蓄電池、起動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電器裝置板以及四者之間的連接線束。它們之間的相互關(guān)系如圖1 所示，其中發(fā)電機(jī)是汽車的發(fā)電設(shè)備，它將發(fā)動(dòng)機(jī)的部分機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能向用電設(shè)備供電，當(dāng)蓄電池電量不足時(shí)對(duì)其進(jìn)行充電；蓄電池為起動(dòng)機(jī)提供電能，確保發(fā)動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)，當(dāng)發(fā)電機(jī)的發(fā)電能力不能滿足電器負(fù)荷過(guò)高的需求時(shí)，及時(shí)向電器設(shè)備提供額外電能。整車電器系統(tǒng)是一個(gè)電量產(chǎn)生與消耗而又相互影響的系統(tǒng)，當(dāng)蓄電池嚴(yán)重饋電時(shí)，整車供電系統(tǒng)的行車電壓、電流勢(shì)必會(huì)發(fā)生顯著變化。

1 研究對(duì)象及方法

1.1 研究對(duì)象

雖然不同品牌不同車型的整車電器系統(tǒng)的架構(gòu)不盡相同，但為了實(shí)現(xiàn)上述蓄電池、起動(dòng)機(jī)及發(fā)電機(jī)的電量產(chǎn)生與消耗關(guān)系，汽車主供電系統(tǒng)一般都是相似的。本文以某重型汽車的主供電系統(tǒng)作為研究對(duì)象，尋求蓄電池嚴(yán)重饋電時(shí)對(duì)行車電壓電流的影響。

1.2 研究方法

該重型汽車的主供電系統(tǒng)如圖2 所示，其中G100 為24V蓄電池、S149 為電源總開關(guān)、M100 為起動(dòng)機(jī)、G102 為發(fā)電機(jī)、A100 為電器裝置板、X238 為線束插接器。為了模擬車輛在運(yùn)行過(guò)程中蓄電池處于嚴(yán)重饋電狀態(tài)，在中央電器裝置板90 端接入一個(gè)大功率可變電子負(fù)載R（與整車電器為并聯(lián)關(guān)系）。在怠速工況下，待蓄電池的充放電基本穩(wěn)定時(shí)，逐漸增大電子負(fù)載R 的阻值，實(shí)現(xiàn)蓄電池充放電臨界點(diǎn)以及嚴(yán)重饋電狀態(tài)的模擬，整個(gè)過(guò)程利用數(shù)據(jù)采集儀對(duì)汽車主供電系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)電壓電流測(cè)試。傳感器及電子負(fù)載R 的布點(diǎn)位置如圖3 所示，圖中所示箭頭方向規(guī)定為電流正方向，各傳感器說(shuō)明如下：

圖2 重型汽車主供電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

圖3 傳感器及電子負(fù)載R 的布置位置

I1——蓄電池連接線電流，用以表征蓄電池的充放電狀態(tài)，量程100A。

I2——電源總開關(guān)到起動(dòng)機(jī)電流，量程1000A，可捕捉車輛啟動(dòng)峰值電流。

I3——發(fā)電機(jī)輸出總電流，包括發(fā)電機(jī)到起動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)到中央電器裝置板的電流之和，量程100A。

I4——中央電器裝置板90/91 端消耗總電流，包括發(fā)電機(jī)到中央電器裝置板、起動(dòng)機(jī)到中央電器裝置板電流之和，量程100A。

I5——流過(guò)可變電子負(fù)載R 的電流，量程100A。

Va——蓄電池端電壓，量程30V。

Vb——發(fā)電機(jī)端電壓，量程30V。

Vc——中央電器裝置板90 端電壓，量程30V。

2 測(cè)試結(jié)果

依據(jù)上述試驗(yàn)方法，本文對(duì)蓄電池嚴(yán)重饋電時(shí)整車供電系統(tǒng)進(jìn)行供電參數(shù)測(cè)試。測(cè)試過(guò)程共分為六個(gè)階段， 如圖4 I1 曲線①～⑥所示，其它曲線的階段劃分與其一致。其中：

①為車輛起動(dòng)階段（含電源總開關(guān)吸合過(guò)程）。

②為車輛怠速階段，蓄電池充電電流在該階段趨于穩(wěn)定。

③為調(diào)整電子負(fù)載R 的阻值，對(duì)整車電路施加負(fù)載階段。當(dāng)I1 電流為零時(shí)，蓄電池處于充放電臨界點(diǎn)。

④為按三級(jí)增大電子負(fù)載R 的阻值，模擬蓄電池嚴(yán)重饋電狀態(tài)；第一級(jí)蓄電池放電電流約為6.5A，第二級(jí)蓄電池放電電流約為18A，第三級(jí)蓄電池放電電流約為43A。

⑤為取消電子負(fù)載R 的全部阻值回到車輛正常怠速階段。

⑥車輛由怠速到停車階段。

圖4 I1 測(cè)試曲線六階段劃分說(shuō)明

因受蓄電池正極?；鹁€影響，I1 曲線與I2 曲線的形狀相同，但電流大小略有差別，故本文僅給出I1、I3、I4、I5 曲線如圖5 所示，Va、Vb、Vc 曲線如圖6 所示。

圖5 電流測(cè)試曲線

圖6 電壓測(cè)試曲線

3 測(cè)試結(jié)論

（1）由電流測(cè)試曲線可知：在車輛怠速工況下，當(dāng)調(diào)整外接電子負(fù)載R 的電流I5 為40.16A 時(shí)，蓄電池連接線I1電流為-0.02A（約等于零），可以認(rèn)為蓄電池處于充放電臨界點(diǎn)，此時(shí)外接負(fù)載的功率為：P=UI=25.62V×40.16A=1028.9 W。即車輛在怠速工況下，同時(shí)使用電器設(shè)備的總功率達(dá)到1kw 以上時(shí)，蓄電池即將進(jìn)入放電狀態(tài)。

（2）蓄電池在饋電狀態(tài)下，發(fā)電機(jī)的發(fā)電電流I3 約為42A，其不隨蓄電池放電狀態(tài)的改變而改變。

（3）由電壓測(cè)試曲線可知：當(dāng)蓄電池進(jìn)入饋電狀態(tài)后，整車電壓瞬間被拉低至蓄電池電壓，發(fā)電機(jī)電壓、中央電器裝置板電壓與蓄電池電壓基本保持一致，此時(shí)發(fā)電機(jī)電壓并非正常工作時(shí)的28V 電壓；當(dāng)蓄電池放電電流增大，饋電程度進(jìn)一步增加時(shí)，中央電器裝置板電壓的拉低程度較發(fā)電機(jī)、蓄電池越來(lái)越明顯。

以上結(jié)論基于24V/135Ah 蓄電池、70A 發(fā)電機(jī)所組成的整車電器主供電系統(tǒng)，不同配置車型，測(cè)試數(shù)據(jù)有所差別， 但電流電壓變化趨勢(shì)總體一致。