CN104198865A - 一种车辆电量平衡的试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车辆电量平衡的试验方法,属于车辆电气***是否达到电量平衡的试验领域。一种车辆电量平衡的试验方法,选定试验环境和试验工况,根据车辆的电气配置,选择功耗最大的用电负载的组合;在整个试验过程中,利用传感器和数据采集***测量并记录相关数据;试验结束后,通过蓄电池充电和放电的电量总比率和平均电流,综合判断车辆是否处于电量平衡状态。本发明的方法操作简单,能够真实且全面的模拟车辆在不同温度条件下的电量平衡情况,数据准确性高,结果可靠性高;本发明的车辆电量平衡的试验方法应用车型广泛,能够有效地为车辆电器***的设计匹配提供数据支持。
Description
技术领域
本发明涉及一种车辆电量平衡的试验方法,属于车辆电气***是否达到电量平衡的试验领域。
背景技术
车辆的供电***中,发电机、蓄电池及用电设备之间存在着能量产生与损耗的供需匹配关系。随着汽车电子技术的发展,电子电器的耗电量增加是必然趋势。而车辆轻量化的需求及成本的限制,造成电气***匹配问题更加突出。若供电***电能过剩,会造成能量的浪费和成本的提高;若供电***电能不足,影响车辆的安全性和可靠性。
在电气***开发的过程中,通过车辆的电量平衡试验,对电气***匹配进行验证,并且为设计开发过程中的理论计算、仿真分析过程中的经验公式及加权经验系数提供优化的数据支持。
目前,没有规范的车辆电量平衡的试验方法,不能够全面考虑环境温度对发电机及蓄电池特性的影响,车辆行驶工况和不同的驾驶习惯对电气***的影响,导致试验结果不能完全准确地反映整车供电关系。
经检索,中国专利ZL 200710168387.1公开的电量平衡的试验方法,在室内台架中进行,不能模拟不同温度下车辆电量平衡的情况,而温度对于发电机、蓄电池和其他电器元件的影响至关重要,因而试验结果的准确性不高。
中国专利ZL 201010596679.7和ZL 201210306639.3中,一是没有考虑到高温对车辆电气***的影响,数据准确性不高;二是电器负载的模拟,没有考虑到不同气候条件下的使用情况,若所有试验条件下均用一种电器负载,会造成蓄电池过大的电能浪费;三是评价准则不全面,不能从动态特性和稳态特性两个方面评价试验结果。
发明内容
1、发明的目的
本发明的目的是,针对现有的电量平衡试验方法的缺陷和不足,提出一种新的电平衡试验方法,该方法不但操作性强,数据准确性高,而且能够真实反映整车在极限温度下的供电匹配关系,为车辆电气***的设计提供数据支撑。
2、发明的技术方案
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种车辆电量平衡的试验方法,包括如下步骤:
a)选定试验环境,试验环境分为冷气候试验和热气候试验;
b)选定试验工况,试验工况分为怠速工况、城市道路工况和坡道工况;
c)根据车辆的电气配置,选择功耗最大的用电负载的组合;
d)在整个试验过程中,利用传感器和数据采集***,测量并记录相关数据;
e)试验结束后,通过蓄电池充电和放电的电量总比率和平均电流,综合判断车辆是否处于电量平衡状态。
更进一步地,试验的对象为部件完整且车载用电器工作正常的整车。
更进一步地,蓄电池应为供应商最近生产且未被使用过的蓄电池。
更进一步地,为了考核极限环境温度下供电***的电量平衡情况,试验分为热气候条件和冷气候条件。热气候定义为不低于30℃,冷气候定义为不高于-25℃。两种气候条件下,车辆的用电器不同。
更进一步地,环境温度的模拟,可以在真实的道路中进行,也可以在带有转毂的环境仓中进行。
更进一步地,怠速工况时,车辆处于驻车状态且发动机以稳定运转的最低转速运行,运行时间不低于1小时;坡道工况时,车辆满载且在坡道不低于10%的道路条件下连续行驶,行驶时间不低于1小时;城市道路工况,车辆在交通拥堵的市区行驶时的道路工况行驶,行驶时间不低于1小时。
更进一步地,电气负载情况,根据车辆配置及气候条件选择。下述所列为用电器使用情况,但实际试验时不仅限于下述所列内容:
连续工作用电设备:如发动机点火***、燃油供给***、发动机传感器、仪表及监控***、空调(压缩机和鼓风机)、收音机或CD机等,在整个试验过程中应全部处于最大用电负荷的工作状态;
短期工作设备:汽车车灯、刮水器等、雨刮等其他用电设备等,在试验过程中应全部处于最大用电负荷的工作状态;
随机使用设备:电动门窗、喇叭等,在试验过程中使用时间不低于总试验时间的10%。
更进一步地,传感器和数据采集***,若需要供电,则采用单独的供电***,不使用整车的供电***。
更进一步地,测试仪器精度应不小于以下要求:时间±1s,温度±2℃,电压0.1V,电流0.1A,记录数据频率不得低于2Hz。
更近一步地,所述温度的测量采用基于热电效应的热电偶传感器,例如K型热电偶,但不限与此类型,测量温度范围为-200℃~1300℃;电流的测量,采用基于霍尔效应式的电流表,如钳式电流表(电流钳),或采用分流计,在不切断电路的情况下测量回路电流,测量范围为-500A~500A。
更进一步地,数据采集***每一个测量通道与电源隔离,且配备独立的模/数转换器,工作时互不干扰;在环境温度波动时,能够进行冷节点补偿以降低测量误差;并且每个通道的采样速率能够进行单独优化。
所述测量并记录的相关数据,包括发电机及蓄电池的电压与电流,车速及发动机转速等整车及发动机数据,发电机二极管正负极、轴承、铁芯等发电机相关数据,环境温度及大气压力等外部环境相关数据。
定义蓄电池电流,如图2所示,箭头所示方向,为蓄电池充电,定义此时的电流为正,反之为负。充电时为正,放电为负。
更进一步地,蓄电池充电电量和放电电量的总比率为:
式中,Iin蓄电池在Δtin时间内平均充电电流,单位:A;
Δtin为蓄电池充电时的时间段,单位:s;
Iout蓄电池在Δtout时间内平均充电电流,单位:A;
Δtout为蓄电池放电时的时间段,单位:s。
蓄电池的平均电流为:
考虑到汽车起动时蓄电池的容量及***运行的可靠性,定义K≥1.2且-5A≤I≤5A时,车辆处于电量平衡状态。
3、发明的效果
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
本发明的方法操作简单,能够真实且全面的模拟车辆在不同温度条件下的电量平衡情况,数据准确性高,结果可靠性高;本发明的车辆电量平衡的试验方法应用车型广泛,能够有效地为车辆电器***的设计匹配提供数据支持。
附图说明
图1为本发明的带有转毂的环境仓的结构示意图。
图2为本发明的电流方向定义示意图。
图3为实施例1中的城市道路工况试验曲线。
图4为实施例2中的坡道工况试验曲线。
图5为实施例3中的怠速工况试验曲线。
图中标号说明:100、底盘测功机,200、冷却风机,300、配备温度控制***的环境仓、400、温度数据采集***,101、发电机,102、蓄电池和103、用电设备,201、电机电压,202、蓄电池电压,203、发电机电流和204、蓄电池电流。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
试验分为热气候试验和冷气候试验,可在真实道路上进行,或在带有转毂的环境仓中模拟。
如图1所示,带有转毂的环境仓,包括底盘测功机100、配备温度控制***的环境仓300、冷却风机200和温度数据采集***400;所述的底盘测功机100设于环境仓内,所述的冷却风机200设于环境仓内被测试车辆前部用于模拟风速,所述的温度数据采集***400设于被测车辆内部用于测量车辆的环境温度。
试验前,蓄电池的荷电状态放至80%。
在不同的气候条件下,进行怠速工况、城市道路工况和坡道工况下的电量平衡试验。
怠速工况模拟车辆空挡怠速时的电量使用情况,时间1小时;城市道路工况模拟车辆在交通拥堵的市区行驶时的电量使用情况,时间1小时;坡道工况模拟车辆在低速行驶时的供电情况,时间为1小时。
试验过程中,连续工作的电气负载,及短期工作的设备,需保持最大用电负荷的状态工作;随机用电设备使用时间不低于总试验时间的10%。
试验过程中,利用传感器及数据采集***,测量发电机电压及电流、发电机蓄电池、用电器、整车、发动机、环境等数据。
实施例1
在热气候道路试验中,模拟车辆城市道路工况下的电量平衡情况,依据上述试验工况,记录发电机电压201、蓄电池电压202、发电机电流203和蓄电池电流204,试验曲线如图3所示。试验结束后,根据评价准则:蓄电池充电电量和放电电量的总比率为K=1.79;蓄电池平均放电电流为:I=-0.21A,因此在热气候城市道路工况下车辆电气***电量平衡。
实施例2
在热气候道路试验中,模拟车辆坡道工况下的电量平衡情况,依据上述试验工况,记录发电机电压201、蓄电池电压202、发电机电流203和蓄电池电流204,试验曲线如图4所示。试验结束后,根据评价准则:蓄电池充电电量和放电电量的总比率为K=9.55;蓄电池平均放电电流为:I=0.67A,因此在热气候坡道工况下车辆电气***电量平衡。
实施例3
在热气候道路试验中,模拟车辆怠速工况下的电量平衡情况,依据上述试验工况,记录发电机电压201、蓄电池电压202、发电机电流203和蓄电池电流204,试验曲线如图5所示。试验结束后,根据评价准则:蓄电池充电电量和放电电量的总比率为K=0;蓄电池平均放电电流为:I=-11.53A,因此在热气候怠速工况下车辆电气***电量不平衡,需要改进。
其它温度条件和试验工况及负载条件同理。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种车辆电量平衡的试验方法,其特征在于,包括如下步骤:
a)选定试验环境,试验环境分为冷气候试验和热气候试验;
b)选定试验工况,试验工况分为怠速工况、城市道路工况和坡道工况;
c)根据车辆的电气配置,选择功耗最大的用电负载的组合;
d)在整个试验过程中,利用传感器和数据采集***测量并记录相关数据;
e)试验结束后,通过蓄电池充电和放电的电量总比率和平均电流,综合判断车辆是否处于电量平衡状态。
2.如权利要求1所述的一种车辆电量平衡的试验方法,其特征在于,试验的对象为部件完整且车载用电器工作正常的整车。
3.如权利要求1所述的一种车辆电量平衡的试验方法,其特征在于,步骤(a)所述的冷气候试验,环境温度不高于-25℃;热气候试验,环境温度不低于30℃。
4.如权利要求1所述的一种车辆电量平衡的试验方法,其特征在于,所述冷气候试验和热气候试验,其温度条件的模拟,可以在真实的道路中进行,也可以在带有转毂的环境仓进行。
5.如权利要求1所述的一种车辆电量平衡的试验方法,其特征在于,所述步骤(b)的怠速工况,车辆处于驻车状态且发动机以稳定运转的最低转速运行,运行时间不低于1小时;坡道工况,车辆满载且在坡道不低于10%的道路条件下连续行驶,行驶时间不低于1小时;城市道路工况,车辆在交通拥堵的市区行驶时的道路工况行驶,行驶时间不低于1小时。
6.如权利要求1所述的一种车辆电量平衡的试验方法,其特征在于,所述数据采集***每一个测量通道与电源隔离,且配备独立的模/数转换器,工作时互不干扰;在环境温度波动时,能够进行冷节点补偿以降低测量误差;并且每个通道的采样速率能够进行单独优化。
7.如权利要求1所述的一种车辆电量平衡的试验方法,其特征在于,所述传感器和数据采集***,若需要供电,则采用单独的供电***,不使用整车的供电***。
8.如权利要求1所述的一种车辆电量平衡的试验方法,其特征在于,所述测量并记录的相关数据包括发电机及蓄电池的电压与电流,车速及发动机转速等整车及发动机数据,发电机二极管正负极、轴承、铁芯等发电机相关数据,环境温度及大气压力等外部环境相关数据。
9.如权利要求1所述的一种车辆电量平衡的试验方法,其特征在于,步骤e)中的蓄电池的平均电流表示为:
蓄电池充电电量和放电电量的总比率表示为:
式中,Iin蓄电池在Δtin时间内平均充电电流,单位A;Δtin为蓄电池充电时的时间段,单位s;Iout蓄电池在Δtout时间内平均充电电流,单位A;Δtout为蓄电池放电时的时间段,单位s。
10.如权利要求1或9所述的一种车辆电量平衡的试验方法,其特征在于,定义蓄电池的电流,充电时为正,放电为负;定义K≥1.2且-5A≤I≤5A时,车辆处于电量平衡状态。
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