电平衡计算from胡燕.doc

整车电平衡计算1 车型、机型运行工况分析车型运行工况分析发动机主要参数确认2 确定起动机 3 确定蓄电池4整车电负荷计算整车电负荷分类 整车电负荷列表整车电负荷计算5确定发电机 发电机最大额定电流确定发电机怠速/低速额定电流确定大负荷工况性能确定发电机性能、效率分析确定发电机6电源电路7电平衡试验验证电平衡试验规范参考文献概述整车电平衡原则：发电机必须在所有运行工况下，能够给整车电气系统提供足够的电能，同时又能保证给蓄电池充电；即所选定的发电机的特性能够使发电机产生的电流至少等于相同工况下的电负荷的消耗发电机发动机驱动起动机蓄电池电气负载 电平衡计算分为：1. 车型、机型运行工况分析2. 确定起动机 3. 确定蓄电池 4. 电负荷计算5. 发电机选取及特性分析6. 电平衡试验验证1车型、机型运行工况分析为计算起动机参数、蓄电池参数、整车电负荷、确定电负荷计算时的加权系数、发电机工作时转速的分布、发电机转换效率等，首先要确认车型和发动机机型，明确车辆使用条件、行驶条件等，如白天、夜晚，热带、寒带，各种路况行驶比例等，在此基础上才能进行比较实际、准确的分析1.1车型运行工况分析：1.1.1明确车型的定义。

如公务型、出租型等车型定义不同，车辆使用状况也不同如出租车l 整车电负荷增加出租车顶灯、计价器等；l 电负荷计算时的加权系数也不同，基本全天运行，夜间运行时间要超出公务车、私用车等，尤其在大负荷计算时要考虑极端使用情况；l 车辆运行工况基本上是城市运行工况，要注意上下班高峰、市内堵车、长期低速行车等1.1.2按车型定义，分析车辆的具体运行工况，以此确认发动机转速的累积频率，如下图所示：（是否有中国的车辆行驶循环，否则需要以欧洲、日本、美国的车辆行驶循环作参考需要从道路试验，得到具体的数据，以便进一步分析） （车型定义不同，发动机转速工况也会有很大差异，例如车型定义为出租车，一般工作在车流拥挤的城市工况，因此发动机系统怠速工作时间长） 1.2发动机相关参数确认项目参数备注发动机类型 汽油机、柴油机起动扭距计算出起动电流，依此选择蓄电池发动机怠速转速发电机怠速转速＝速比*发动机怠速转速发动机最大转速一般汽油机5200r/min、柴油机4500 r/min发电机速比速比为一范围，在选定发电机，并进行特性调整后，再确定具体值一般轿车为2～3，重型车可以达到5下表是几种车型轮系比较：4GE改造CA7180CA7182Audi2.4CA7202E3MazdaM6发动机怠速780800650发动机最大转速曲轴皮带轮15016013314016065155发电机皮带轮6070606557发电机速比2.52.292.332.462.72 2 确定起动机 2..1决定起动机功率（１）决定起动机功率的要素对决定起动机功率产生影响的因素有，发动机的起动转距，蓄电池的容量（低温性能），起动电线束电阻（包括接触电阻）。

・ 决定了起动机功率后，再用低温起动性确定蓄电池的容量 为使起动机性能发挥至最大，应尽力减少蓄电池～起动机之间的起动电线束电阻使发动机起动的最低曲轴转速（最低起动转速）因发动机不同而不同，根据经验柴油发动机的起动转速如下表-1种类最小起动转速（rpm）备考（２４Ｖ）大型发动机５０～７０蓄电池～起动机之间电线尺寸：60mm 2中型发动机７０～８０蓄电池～起动机之间电线尺寸：40mm2３．２ 实际的起动机功率计算排气量和起动机功率的关系曲线发动机排气量―起动机的输出功率(12Ｖ)3 确定蓄电池容量影响电平衡的因素：行驶条件、设定电压、负荷状态、环境温度等一、 温度和起动容量和放电电流：容量大，放电电流大，工作低温性能好容量和电解液冰点：充电少，电解液密度小，凝点低，易结冰温度低，需要起动电流大，蓄电池容量和电压下降快，起动困难，因此冬季要保证电池的充电状态，可采用大功率蓄电池二、 温度和设定电压夏季过充，冬季不足，采用带温度补偿的调节器 12V蓄电池可采用13.5V~15V电压充电三、 行驶条件和充放电要考虑：行驶条件－市区、郊外、高速、堵车用途－营运、私用、公务负荷状态温度四、暗电流与蓄电池的容量必须根据车辆放置时的暗电流研讨蓄电池的容量。

假设车辆在车库等处的存放时间为90天时，其判断标准由以下算式表示暗电流（Ａ）×９０天（２１６０Ｈｒ）蓄电池的5小时容量（ＡＨ）×０．5５≦ １．０因此选择蓄电池时要根据：使用条件、行驶条件、发电机功率、环境温度、整车暗电流4整车电负荷计算2.1整车电负荷分类 整车电负荷分为： l 持续工作：l 长时工作：l 间歇工作：2.2整车电负荷列表（作整车电负荷列表时，部分可以参看电线束电负荷列表，具体条目可能会有所不同但可以考虑制定整车统一电负荷列表，为电平衡计算、电线束设计、CAN总线设计、各控制系统设计、电气元件分类等，用EXCEL以便于筛选l 电负荷单位为安培，电压按14V计算l 加权系数：持续工作和长时工作为1；间歇工作按使用情况给定，不同车型电负荷使用情况不一样，要考虑好加权系数l 大负荷工作：为了考虑整车用电设备使用时最极端的情况，所以通常还要计算整车耗电量最大条件下的电流即要考虑车辆电气系统最大负荷的工作情况，特别是间歇工作负荷如南方夏季雨夜：水箱风扇高速工作，刮水器高速工作，空调系统工作，鼓风电机四档工作，音响系统工作、灯光系统工作；冬季北方雪夜等，此时所有持续工作和长时工作负荷也都同时工作，整车消耗电量最大。

l 非正常工况：要考虑某些用户的不正当使用，如停车时长时使用音响系统、鼓风电机等l 暗电流计算：主要是控制器、音响系统、防盗系统等的存储、工作电流随着汽车电气控制系统的增加，整车暗电流也加大，现在暗电流一般<100mA，暗电流计算主要用于蓄电池容量评价整车电负荷列表：电负荷类型(W)加权系数暗电流持续工作长时工作间歇工作正常工况大负荷工况点火系统01供油系统 01组合仪表01P1=Σ近光/远光01行车灯01后尾灯01牌照灯01仪表照明01音响系统01P2=Σ鼓风电机00.5X后风窗除霜00.5X前雨刮器00.25X冷却风扇00.2X制动灯00.10.1转向灯00.10.1电举窗00.10.1室内灯00.10.1喇叭00.10.1前雾灯00.1X后雾灯00.1X倒车灯00.10.1点烟器00.10.1其它0.10.1 P3=Σ Pd=ΣPa=Σ2.3整车电负荷计算P1=Σ（加权系数*持续工作电负荷）P2=Σ（加权系数*长时工作电负荷）P3=Σ（加权系数*间歇工作电负荷）Pd=Σ（大负荷加权系数*间歇工作电负荷）Pa=Σ（整车最大暗电流）3. 发电机特性确认决定发电机输出的主要因素有：车辆行驶条件、电负荷状况、发动机工况、发电机速比，同时还要考虑蓄电池容量、系统电压、环境温度、电线束电能损失等。

注意：尽量从现有产品中选取或改制发电机，这样开发成本低发电机基本要求：l 发电机必须在所有运行工况下，能够给整车电气系统提供足够的电能，同时又能保证仍有额外的电量给蓄电池充电；l 任何情况下，都能保证发电机输出电压恒定；l 发电机具有良好的抗振动、高温、潮气、油雾、盐雾、灰尘等特性；l 结构紧凑、重量轻、寿命长、噪声低、效率高；l 发电机安装固定可靠，但设计要注意发电机支架的刚度，避免共振，发动机的振动加速度500～800m/s23.1发电机最大额定电流Ie确定：≥1.5*(P1+P2+P3)/14发电机的最大额定电流要大于正常工作时电流的1.5倍，在发电机系列型号中向上（大型号）选取注意：发电机最大转速>速比*发动机最大转速3.2.发电机怠速额定电流Ii确定：≥max{(P1+P2+P3)/14, 1.5*(P1+P2)/14, (P1+P2+Pd)/14}？最佳≥max{(P1+P2+P3)/14, 1.5*(P1+P2)/14, (P1+P2+Pd)/14}＋I10I10：蓄电池容量的10％注意：发电机输出的充电电流不要过大，要防止蓄电池过充因为车辆在怠速转速行车时间很短，所以此时按使用条件，应该计算低速车速发电机输出。

城市最低车速20-40km/h，此时发动机最低转速为1000-1200rpm左右，这种估算可能更接近实际使用情况3.3. 发电机性能、效率分析3.3.1发电机输出特性的调整方式：l 调节发电机的速比通过调节发电机的速比，改变发电机转速工作区间，使发电机在发动机怠速转速时的输出满足3.2的要求；同时使发电机在发动机经常工作的转速范围内的输出效率最高通常轿车发电机速比为2-3，但速比过大会带来负面影响：1. 高速时发电机转子离心力增加；2. 发电机噪声增加；3. 降低发电机轴承、碳刷等易磨损部件的寿命；4. 发电机对皮带的应力；5. 速比<发电机最大转速/发动机最大转速通常发电机最大转速为15000rpm，最高达到18000rpm发电机速比由以下条件决定：1. 发动机曲轴的最大允许直径、发电机轴的最小允许直径；2. 发动机怠速和最高转速、发电机怠速和允许最高转速；3. 轮系、皮带的设计要求；4. 发电机散热风扇转速、风量的要求；5. 发电机转子、轴承、碳刷等使用寿命的要求l 改善发电机的特性通过改善发电机和调节器的结构，能改变发电机输出特性，改善怠速和低速区域特性，提高发电机效率1. 温度补偿特性图：调节器温度特性曲线2. 速度特性？ 图：调节器速度特性曲线3. 负荷特性？ 图：调节器负荷特性曲线温度补偿考虑环境温度对蓄电池充电的影响，需要改善发电机调节器温度特性。

低温时输出电压高些，以弥补蓄电池充电困难；高温时输出电压低些，防止蓄电池过充此时温度补偿的前提是蓄电池和电压调节器的环境相同，即电压调节器测出的温度是蓄电池的温度但由于蓄电池和发电机安装。