汽車智能發(fā)電機控制系統(tǒng)整車試驗方法初探

江威+劉杰+杜強飛+朱鑫+潘鵬

摘 要：通過對傳統(tǒng)汽車發(fā)動機和用電系統(tǒng)的精確控制來降低油耗已經(jīng)逐漸引起各大汽車廠商和科研機構(gòu)的重視。本文首先簡單介紹智能發(fā)電機系統(tǒng)的原理及構(gòu)成；其次，通過對智能發(fā)電機的控制策略的分析，制定對應(yīng)的整車試驗驗證方法，包括：對比性配置的試驗樣車準(zhǔn)備和試驗工況的制定；最后，通過整車3萬公里的實車試驗，記錄整車油耗信息，驗證智能發(fā)電機對于節(jié)約能源降低油耗的貢獻。

關(guān)鍵詞：智能；發(fā)電機；試驗；對比；節(jié)能降耗

中圖分類號：U467.1 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1005-2550（2017）05-0025-05

Introduction and Test for Intelligent Generator Control System of Vehicle

JIANG Wei， LIU Jie， DU Qiang-fei， ZHU Xin， PAN Peng

（ National Automobile Quality Supervision and Test Center [Xiangyang]， Xiangyang 441004， China ）

Abstract： By the precise control of the traditional engine and the electricity system to reduce fuel consumption has gradually attracted the attention of major automobile manufacturers and scientific research institutions. In this paper， the principle and composition of the intelligent generator system are introduced briefly first. Secondly， through the analysis of the control strategy of the intelligent generator， the corresponding vehicle test verification method is established， which includes the comparison of the test prototype and the test condition Finally， through the 30，000 km of real vehicle test， record vehicle fuel consumption information， verify the contribution of the intelligent generator for energy conservation and fuel reduce.

Key Words： Intelligence； Generator； Test； Comparison； Energy saving

為應(yīng)對日益嚴(yán)峻的能源及環(huán)境問題，我國陸續(xù)出臺了《中國制造2025》、“四階段油耗法規(guī)”、GB19578-2014《乘用車燃料消耗量限值》等戰(zhàn)略規(guī)劃和標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)。節(jié)能降耗，是目前我國各行各業(yè)都正在面臨的嚴(yán)峻考驗，其中交通運輸?shù)暮哪芤恢笔悄茉聪牡拇髴?。根?jù)2016年底公安部交管局官網(wǎng)統(tǒng)計公布的數(shù)據(jù)顯示，截至到2016年年底，我國機動車保有量已經(jīng)達(dá)到2.9億輛，其中，汽車1.94億輛。隨著人民生活水平的不斷提升，人們對于汽車的需求不斷提高，汽車保有量也在不斷的增長。據(jù)公安部交管局統(tǒng)計，2016年，汽車注冊量和年增量均達(dá)歷史最高水平：新注冊登記的汽車達(dá)2752萬輛，同時，保有量凈增2212萬輛；相比較2015年，2016年的私家車數(shù)量，增加了2208萬輛，增長率達(dá)到15.08%。

目前，新能源汽車發(fā)展較快，但是新能源汽車的發(fā)展對政府的政策導(dǎo)向有很大的依賴性，在政策頻繁調(diào)整的2016年，新能源乘用車的表現(xiàn)還差強人意，但新能源客車和新能源專用車輛的生產(chǎn)和銷售情況都受到了明顯的影響，表現(xiàn)明顯比年初對于市場的預(yù)期要差。

故綜上所述，對于傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車新技術(shù)的不斷改進和探索，通過各種手段和方法實現(xiàn)對汽車發(fā)動機等零部件的精確控制，從而降低油耗，仍然是各大汽車廠商和汽車行業(yè)從業(yè)者所關(guān)注和努力的方向。

本文介紹的是一種通過監(jiān)測整車、發(fā)動機、蓄電池的狀態(tài)信息等，通過更加精確的控制策略實現(xiàn)對發(fā)電機更加精確的控制，使發(fā)電機根據(jù)當(dāng)前車輛的狀態(tài)和工況需求，輸出合適的電壓，達(dá)到節(jié)油的目的的一種方法。通過分析，根據(jù)智能發(fā)電機的節(jié)油原理和當(dāng)前油耗測試的常用工況，制定對應(yīng)的試驗規(guī)范，并且使用兩臺相同配置的樣車，分別搭載智能發(fā)電機系統(tǒng)和傳統(tǒng)發(fā)電機系統(tǒng)進行整車實車試驗，通過檢測發(fā)電機系統(tǒng)狀態(tài)和記錄實際油耗，來驗證智能發(fā)電機系統(tǒng)的可靠性和節(jié)能降耗的能力。

1 智能發(fā)電機控制系統(tǒng)簡介

1.1 智能發(fā)電機控制系統(tǒng)組成

智能發(fā)電機控制系統(tǒng)主要包括：AGM蓄電池、蓄電池傳感器、發(fā)電機、電子控制單元等，如圖2所示：

AGM蓄電池用于存儲發(fā)電機的產(chǎn)生的能量，并且在需要時為整車電氣負(fù)載供電；蓄電池傳感器用于實時監(jiān)測蓄電池的充放電電流、蓄電池電量（SOC）以及電壓等信息，并將這些信息數(shù)據(jù)傳輸給ECU，ECU根據(jù)這些信息數(shù)據(jù)以及CAN數(shù)據(jù)判斷蓄電池的狀態(tài)，從而實現(xiàn)對發(fā)電機的動態(tài)電壓控制。并通過CAN總線把蓄電池充放電信號發(fā)送至儀表，反饋給駕駛者。

1.2 智能發(fā)電機系統(tǒng)的節(jié)油原理和控制策略

1.2.1 智能發(fā)電機系統(tǒng)的節(jié)油原理

智能發(fā)電機根據(jù)整車和蓄電池狀態(tài)控制發(fā)電機的輸出電壓，通過提高制動減速階段的能量利用率，來達(dá)到節(jié)能降耗的目的。endprint

1.2.2 智能發(fā)電機系統(tǒng)的控制策略

智能發(fā)電機系統(tǒng)根據(jù)AGM蓄電池的荷電狀態(tài)SOC（State Of Charge）來控制充電情況。AGM荷電狀態(tài)有SOCmin和SOCmax兩個邊界點；智能發(fā)電機系統(tǒng)是通過ECU對AGM蓄電池狀態(tài)的實時監(jiān)測來實現(xiàn)發(fā)電機的動態(tài)電壓輸出，當(dāng)蓄電池荷電狀態(tài)降低到SOCmin時，智能發(fā)電機控制才開始工作，在此之前，發(fā)電機保持持續(xù)為蓄電池充電的狀態(tài)以保證整車電氣負(fù)載的用電需求。

（1）車輛在制動減速行駛的工況下，ECU根據(jù)車輛狀態(tài)和蓄電池狀態(tài)，通過LIN總線向發(fā)電機發(fā)出指示信號，使發(fā)電機輸出最高電壓，對AGM蓄電池充電，隨著減速次數(shù)和時間的持續(xù)增加，AGM蓄電池荷電狀態(tài)不斷提高，荷電狀態(tài)可以達(dá)到SOCmax；如圖4所示：

（2）當(dāng)AGM蓄電池荷電狀態(tài)在SOCmin和SOCmax之間時，車輛在正常行駛的過程中，由發(fā)電機直接為電器負(fù)載供電，此時，蓄電池既不充電也不放電。

（3）當(dāng)蓄電池荷電狀態(tài)超過SOCmax，則主要由蓄電池為電器負(fù)載供電，此時發(fā)電機處于負(fù)荷最小的工作狀態(tài)，如圖5所示，與此同時，蓄電池的放電過程，使AGM蓄電池又重新具備充電能力。

智能發(fā)電機控制系統(tǒng)，根據(jù)車速信號、蓄電池狀態(tài)信號，在車輛處于制動或者減速工況下時，通過提高發(fā)電機的輸出電壓，將化學(xué)能更多的轉(zhuǎn)化為電能儲存起來；當(dāng)車輛處于加速工況下時，蓄電池為整車供電，降低發(fā)電機的輸出電壓，從而達(dá)到發(fā)動機節(jié)能降耗的目的。

2 智能發(fā)電機控制系統(tǒng)試驗方法

2.1 試驗對象

選取某品牌兩臺相同配置的車輛作為試驗樣車，將其中一輛更換為智能發(fā)電機控制系統(tǒng)，另外一臺保留傳統(tǒng)發(fā)電機系統(tǒng)。

2.2 試驗規(guī)范

2.2.1 試驗工況

2.2.1.1工況制定原則

當(dāng)前油耗測量的方法，我國采用的工信部油耗測量方法是參照了歐洲NEDC（New European Driving Cycle）的第二階段的標(biāo)準(zhǔn)，然而此方法一直飽受爭議，相對而言，日本的JC08標(biāo)準(zhǔn)和美國的CAFE標(biāo)準(zhǔn)更接近真實狀況。綜合多處標(biāo)準(zhǔn)，市區(qū)車速最高控制在60km/h以內(nèi)，由于智能發(fā)電機系統(tǒng)的控制策略與傳統(tǒng)車型相比主要體現(xiàn)在加速與減速階段，所以市郊工況相對較少，主要設(shè)置為市區(qū)加減速工況，以體現(xiàn)在加減速工況下，發(fā)電機的充放電能力和在各種變工況下，智能發(fā)電機和與之匹配的AGM蓄電池的可靠性；同時，設(shè)置相對較多的減速工況，以便體現(xiàn)出智能發(fā)電機系統(tǒng)制動能量回收從而節(jié)約能耗的能力。

2.2.1.2實際工況

根據(jù)速度范圍和加減速要求，以及襄陽試驗場的實際道路條件，制定以下實際工況：

2.2.2 試驗內(nèi)容

2.2.3 試驗要求

（1）駕駛員必須嚴(yán)格按照場地行駛規(guī)范和工況要求進行試驗；

（2）每天發(fā)車前，除常規(guī)檢查外，檢測蓄電池電壓并記錄，并檢查蓄電池是否存在鼓包、漏液等異常現(xiàn)象；

（3）試驗過程中所有用電器均正常使用，燈光的使用應(yīng)符合場地規(guī)范要求；

（4）每隔一天，兩車對調(diào)所有駕駛員，以最大程度的減小駕駛員操作習(xí)慣對本試驗的影響；

（5）兩車統(tǒng)一添加93#汽油，并做好詳細(xì)記錄；

（6）試驗開始里程以第一次加滿油時的里程為準(zhǔn)；試驗樣車達(dá)到30000Km試驗里程之后，抽出油箱剩余燃油，測量體積并記錄。

3 汽車智能發(fā)電機控制系統(tǒng)節(jié)油驗證

3.1 試驗統(tǒng)計

通過早班對蓄電池電壓值以及外觀的檢查，考核智能發(fā)電機系統(tǒng)中蓄電池是否工作正常。

3.2 試驗結(jié)果

（1）通過試驗結(jié)果可知，在該工況下，搭載智能發(fā)電機系統(tǒng)的試驗樣車在該工況下的百公里油耗為9.17L，與之相同配置的傳統(tǒng)發(fā)電機系統(tǒng)的試驗樣車在相同工況下的百公里油耗為9.57L；節(jié)約燃油4.36%；

（2）通過對蓄電池兩端電壓及外觀的檢查，以及整車電器負(fù)載的工作情況，該套智能發(fā)電機控制系統(tǒng)滿足該可靠耐久性試驗要求，電壓正常，工作狀態(tài)正常。

4 結(jié)論

雖然新能源汽車發(fā)展如火如荼，但是就目前的汽車保有量和發(fā)展趨勢來講，傳統(tǒng)能源汽車仍然會長時間的占據(jù)主要市場，所以對于傳統(tǒng)能源汽車節(jié)約能源的研究意義非凡。本次試驗說明，這種通過實時監(jiān)測整車和蓄電池信息參數(shù)，動態(tài)調(diào)整發(fā)電機輸出電壓的智能發(fā)電機控制系統(tǒng)可以滿足可靠性要求并且能夠有效的達(dá)到節(jié)約燃油的目的。

參考文獻：

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