汽車發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器參數(shù)與整車性能的匹配設(shè)計

陳俊

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

0 引言

汽車是人們生活必不可少的代步工具，研究汽車的構(gòu)造并做出創(chuàng)新，對轉(zhuǎn)變?nèi)藗兊某鲂蟹绞接兄匾獛椭Ｆ囍械陌l(fā)電機(jī)為汽車提供源源不斷的動力，其核心結(jié)構(gòu)是調(diào)節(jié)器。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時，調(diào)節(jié)器將適應(yīng)實(shí)際情況，對電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，使發(fā)電機(jī)的電壓維持在穩(wěn)定狀態(tài)。

發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器包括多種類型，每種類型擁有不同特點(diǎn)。在使用發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器的過程中，需要注意蓄電池安裝、整流器、連接線、電源系統(tǒng)、搭鐵形式等環(huán)節(jié)，使其維持正常的工作狀態(tài)，有效增強(qiáng)汽車的整體性能。下文將通過研究汽車發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器參數(shù)與整車性能之間的關(guān)系，對發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器進(jìn)行完善。

1 汽車發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器

汽車發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器主要對發(fā)電機(jī)的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。汽車在運(yùn)行過程中，其發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速較快，若汽車突然改變運(yùn)行速度，在沒有調(diào)節(jié)器的情況下，將處于失衡狀態(tài)。通過調(diào)節(jié)器對電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，使電壓跟隨轉(zhuǎn)速的變化而變化，從而確保汽車在任何速度下都能保持穩(wěn)定狀態(tài)。汽車發(fā)電機(jī)的工作原理如圖1 所示。

圖1 汽車發(fā)電機(jī)工作原理圖

從圖1 可以看出，汽車發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，向所有用電設(shè)備供電，并為蓄電池充電。為更好地分析汽車發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器和整車性能之間的關(guān)系，對其工作原理情況進(jìn)行調(diào)查，如圖2 所示。

圖2 汽車發(fā)電機(jī)工作原理圖

從圖2 中可知，調(diào)節(jié)器通過控制轉(zhuǎn)子線圈的E 端和F 端的電流，在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時提供磁電流，并控制電量大小，使發(fā)電機(jī)輸出穩(wěn)定的電壓，為汽車各個系統(tǒng)提供啟動需要的能量，使汽車平穩(wěn)運(yùn)行。

汽車發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器包括多種形式，如P/D 端調(diào)節(jié)器、PCM 調(diào)節(jié)器、LIN 調(diào)節(jié)器等，其具有調(diào)節(jié)電壓、控制轉(zhuǎn)速、壓降功率組件、漏電流、建壓轉(zhuǎn)速等特點(diǎn)。同時，調(diào)節(jié)器還具有自激、負(fù)載延時、軟啟動、低電壓警告、過電壓警告、短路保護(hù)等功能。在調(diào)節(jié)器的作用下，汽車中的各個部件可擁有充足的能量，共同維持汽車正常運(yùn)轉(zhuǎn)[1]。

2 調(diào)節(jié)器啟動延時功能參數(shù)與整車性能的匹配設(shè)計

2.1 調(diào)節(jié)器啟動延時功能參數(shù)

汽車發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器具有啟動延時功能。當(dāng)調(diào)節(jié)器接收到汽車的啟動信號，但沒有立即為各個設(shè)備供能時，汽車就無法立即進(jìn)入啟動狀態(tài)，幾秒之后，調(diào)節(jié)器為汽車的各個設(shè)備供能，汽車則進(jìn)入啟動狀態(tài)。調(diào)節(jié)器與汽車的通信報文數(shù)據(jù)融合，可有效控制發(fā)電機(jī)的啟動時間，使發(fā)電機(jī)出現(xiàn)延遲啟動行為。汽車發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器啟動延時功能具有靈活性等特點(diǎn)，可使發(fā)電機(jī)和起動機(jī)之間形成一種動力聯(lián)系，對汽車的啟動狀態(tài)進(jìn)行反饋，如圖1 所示，司機(jī)利用車鑰匙開啟SW 開關(guān)，點(diǎn)火線圈供電，起動機(jī)帶動發(fā)電機(jī)啟動，發(fā)電機(jī)接收到起動機(jī)的啟動指示后，噴油點(diǎn)火，為汽車的各個部分提供電能，保證汽車正常運(yùn)行。汽車發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器啟動延時功能參數(shù)主要是指汽車在延時啟動過程中產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)性數(shù)據(jù)，即發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器與汽車之間形成的通信報文數(shù)據(jù)[2]。

2.2 調(diào)節(jié)器啟動延時功能參數(shù)與整車性能的匹配設(shè)計

在分析汽車發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器啟動延時功能參數(shù)與整車性能的匹配設(shè)計前，本文已經(jīng)對汽車發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器啟動延時功能參數(shù)進(jìn)行了表述。若汽車發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器不具備啟動延時功能，當(dāng)司機(jī)插入鑰匙后，起動機(jī)首先接收到啟動信息，發(fā)電機(jī)增加啟動負(fù)荷，起動機(jī)的輸出功率增加，蓄電池會出現(xiàn)饋電現(xiàn)象。隨著發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時間的增長，啟動時間較短，汽車無法迅速點(diǎn)火。在溫度較低的天氣，發(fā)電機(jī)自身運(yùn)轉(zhuǎn)的阻力增加，若蓄電池電量減少，其輸出功率較少，會延長汽車的啟動時間，汽車將出現(xiàn)異常。

若汽車發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器具有啟動延時功能，當(dāng)司機(jī)插入鑰匙后，起動機(jī)首先接收到汽車啟動信息，發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器控制磁電流，可避免其啟動負(fù)荷的增加，發(fā)電機(jī)進(jìn)行切割磁感線運(yùn)動，當(dāng)其扭矩輸出較小時，起動機(jī)和蓄電池耗損電量為汽車各個設(shè)備供能，使發(fā)電機(jī)的負(fù)荷減小，從而順利啟動汽車，并延長汽車蓄電池和起動機(jī)的使用壽命，使汽車在啟動過程中減少損耗[3]。汽車發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器啟動延時功能參數(shù)包括汽車啟動時間、發(fā)電機(jī)功率、冷啟動等相關(guān)參數(shù)，需要根據(jù)不同類型的汽車配置不同參數(shù)，使汽車順利運(yùn)行，有效提高汽車的啟動效率，并延長汽車和各個零件的使用壽命。直至2022 年為止，汽車啟動延時時間擁有三種規(guī)格，分別為0.5s、2.5s 和5s，可以選擇不同的汽車啟動延時時間，以保證汽車擁有安全壽命[4]。

3 調(diào)節(jié)器負(fù)載響應(yīng)控制功能參數(shù)與整車性能的匹配設(shè)計

3.1 調(diào)節(jié)器負(fù)載響應(yīng)控制功能參數(shù)

汽車發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器負(fù)載響應(yīng)控制功能主要是指當(dāng)汽車發(fā)電機(jī)供電負(fù)載增加時，其負(fù)載會從15A 增加到60A，調(diào)節(jié)器控制的通電流增大，調(diào)節(jié)器會通過負(fù)載響應(yīng)功能將勵磁占空比增大，使汽車維持在穩(wěn)定狀態(tài)。若汽車發(fā)電機(jī)始終維持在一個轉(zhuǎn)動速度，則勵磁占空比增大，導(dǎo)通汽車的整個系統(tǒng)，直至勵磁電流為最大值。若汽車發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器擁有具體的響應(yīng)時間，則勵磁占空比在具體響應(yīng)時間范圍內(nèi)緩慢提升，直至導(dǎo)通，磁場不會出現(xiàn)突然增長的現(xiàn)象。在汽車發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器缺乏負(fù)載響應(yīng)控制功能時，若汽車發(fā)電機(jī)突然增大負(fù)載，蓄電池電壓、勵磁導(dǎo)通占空比、勵磁電流值均會呈現(xiàn)突然增長的現(xiàn)象。利用調(diào)節(jié)器負(fù)載響應(yīng)時間進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，有利于發(fā)揮調(diào)節(jié)器負(fù)載響應(yīng)控制功能[5]。

3.2 調(diào)節(jié)器負(fù)載響應(yīng)控制功能參數(shù)與整車性能的匹配設(shè)計

隨著發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動速度和發(fā)電機(jī)的發(fā)電量逐漸增加，在高轉(zhuǎn)速情況下，勵磁電流磁場強(qiáng)度持續(xù)增強(qiáng)。當(dāng)勵磁電流磁場電流達(dá)到最高位置時，磁場達(dá)到最強(qiáng)作用力，發(fā)電機(jī)的拖動扭矩動力呈現(xiàn)不足狀態(tài)，汽車容易熄火，從而影響汽車的壽命。當(dāng)發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器沒有負(fù)載響應(yīng)控制功能時，發(fā)電機(jī)勵磁電流占空比迅速變高，轉(zhuǎn)速處于跌坑式抖動狀態(tài)，使汽車各個設(shè)備不能得到充足的能量，將直接影響汽車的啟動時間[6]。若汽車發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器擁有負(fù)載響應(yīng)控制功能，發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度將維持在平衡狀態(tài)，勵磁占空比平穩(wěn)升高，有利于控制汽車負(fù)載變動標(biāo)準(zhǔn)水平。

若汽車發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器擁有負(fù)載響應(yīng)控制功能，在汽車發(fā)電機(jī)發(fā)電時，負(fù)載響應(yīng)控制功能將作用于發(fā)電機(jī)低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，當(dāng)調(diào)節(jié)器接收到勵磁電流達(dá)到最高水平信號時，調(diào)節(jié)器開始啟動相關(guān)功能進(jìn)行控制，為拖動扭矩提供動力，避免發(fā)電機(jī)抖動。同時，使汽車的各個設(shè)備擁有充足的動力。需要注意的是，負(fù)載響應(yīng)控制功能僅作用于汽車低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，且對汽車的行駛狀態(tài)有一定要求。

汽車發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器負(fù)載響應(yīng)控制功能參數(shù)包括兩種類型，分別為負(fù)載響應(yīng)控制功能執(zhí)行的時間、負(fù)載響應(yīng)控制功能執(zhí)行檢測的闕值。若汽車發(fā)電機(jī)變化配置率較小，發(fā)電機(jī)在執(zhí)行負(fù)載響應(yīng)控制功能時經(jīng)常會出現(xiàn)滯后問題，增加汽車各個設(shè)備的反應(yīng)時間[7]。不同類型的汽車，其對負(fù)載響應(yīng)控制擁有不同的要求。截至2022 年7 月，汽車發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器負(fù)載響應(yīng)控制時間擁有兩種規(guī)格，分別為2.5s 和5s。

4 調(diào)節(jié)器零電流轉(zhuǎn)速和調(diào)節(jié)電壓溫度參數(shù)與整車性能的匹配設(shè)計

4.1 調(diào)節(jié)器零電流轉(zhuǎn)速和調(diào)節(jié)電壓溫度參數(shù)

汽車發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器零電流轉(zhuǎn)速主要是指汽車發(fā)電機(jī)開始發(fā)電時輸出電流的轉(zhuǎn)速，其與汽車啟動后的怠速和轉(zhuǎn)動比之間存在緊密關(guān)系，可保證汽車在整車怠速下維持正常的發(fā)電狀態(tài)。根據(jù)不同類型的車型，需要選擇不同功能的零電流轉(zhuǎn)速參數(shù)，使汽車發(fā)電機(jī)可以在汽車運(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)揮重要作用[8]。若汽車發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器不具備零電流轉(zhuǎn)速功能，那么當(dāng)汽車啟動后，發(fā)電機(jī)開始發(fā)電，電流不斷發(fā)生變化，汽車的怠速轉(zhuǎn)速將受到嚴(yán)重影響，發(fā)電機(jī)難以繼續(xù)向汽車的各個設(shè)備供電，會影響汽車正常供能，使汽車無法保持正常的行駛狀態(tài)。若汽車發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器具備零電流轉(zhuǎn)速功能，那么當(dāng)汽車啟動后，發(fā)電機(jī)則開始為各個設(shè)備提供電力，以維持汽車的正常運(yùn)行速度。此時，調(diào)節(jié)器零電流轉(zhuǎn)速功能將發(fā)揮作用，控制發(fā)電機(jī)在開始發(fā)電時輸出電流的轉(zhuǎn)速，使汽車發(fā)電機(jī)得到充分保護(hù)，有利于汽車發(fā)電機(jī)合理地為各個設(shè)備供能，有效提高發(fā)電機(jī)的供電效率，并延長其使用壽命。

汽車發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)電壓溫度主要是指調(diào)節(jié)器控制發(fā)電機(jī)輸出的電壓受溫度影響，若溫度升高，則調(diào)節(jié)器控制發(fā)電機(jī)輸出的電壓降低，若溫度降低，則調(diào)節(jié)器控制發(fā)電機(jī)輸出的電壓升高[9]。若汽車發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器不具備調(diào)節(jié)電壓溫度的功能，那么當(dāng)汽車開始啟動時，發(fā)電機(jī)將為各個設(shè)備補(bǔ)充電力，發(fā)電機(jī)的溫度逐漸提高，其電壓將降低，阻礙汽車發(fā)電機(jī)繼續(xù)為各設(shè)備提供電力，使汽車無法正常運(yùn)行。若汽車發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器具備調(diào)節(jié)電壓溫度功能，那么當(dāng)汽車開始啟動時，發(fā)電機(jī)可為各個設(shè)備補(bǔ)充電力，發(fā)電機(jī)的溫度持續(xù)提高，由于受到調(diào)節(jié)電壓溫度功能控制，發(fā)電機(jī)的電壓變化速度較慢，同時，蓄電池可分擔(dān)發(fā)電機(jī)的工作，使發(fā)電機(jī)的溫度降低，在多次重復(fù)此流程的過程中，發(fā)電機(jī)的電壓將得到有效控制，對汽車整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生支持作用。

4.2 調(diào)節(jié)器零電流轉(zhuǎn)速和調(diào)節(jié)電壓溫度參數(shù)與整車性能的匹配設(shè)計

汽車發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器零電流轉(zhuǎn)速參數(shù)需要被計算后，才可以與整車結(jié)構(gòu)匹配，從而滿足車輛的設(shè)計要求。如，汽車的發(fā)動機(jī)怠速轉(zhuǎn)速為810r/min，發(fā)動機(jī)與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動比為2.1，計算結(jié)果得出810r/min×2.1=1701r/min，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速為1701r/min，說明為了維持發(fā)動機(jī)的正常作業(yè)狀態(tài)，在設(shè)置發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器零電流轉(zhuǎn)速參數(shù)時，其數(shù)值應(yīng)小于1701r/min。從上述例子中可以發(fā)現(xiàn)，設(shè)置發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器零電流轉(zhuǎn)速參數(shù)是一項重要工作。在選擇汽車發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器芯片時，需要以發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器零的電流轉(zhuǎn)速參數(shù)為基礎(chǔ)，使汽車維持正常狀態(tài)[10]。

汽車發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)電壓溫度需要考慮蓄電池等多種因素。以蓄電池為例，在高溫環(huán)境中，每升高10℃，蓄電池的壽命將減少。若溫度過高，蓄電池的電解液失水速度加快，充電過程將出現(xiàn)爆炸等問題，這不僅影響了汽車的正常使用，還會危害人們的生命安全。在設(shè)置發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)電壓溫度參數(shù)的過程中，要根據(jù)具體的環(huán)境控制發(fā)電機(jī)的輸出電壓情況。在高溫環(huán)境下，將發(fā)電機(jī)的輸出電壓控制在低電壓13.5V 左右，可避免蓄電池中的電力流失；在低溫環(huán)境下，將發(fā)電機(jī)的輸出電壓控制在14.5～15V 范圍內(nèi)，可增加蓄電池存儲容量，避免汽車出現(xiàn)異常[11]。

5 結(jié)語

綜上所述，文章在研究汽車發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器參數(shù)功能的基礎(chǔ)上，針對不同類型的參數(shù)在汽車上的應(yīng)用情況，設(shè)置不同的調(diào)節(jié)器參數(shù)，使二者的匹配度得到有效提高，有利于提升發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)功能和穩(wěn)定性，確保汽車的舒適性和安全性。