車輛自發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)速自適應技術應用前景分析

摘要：主要分析了現(xiàn)有車輛自發(fā)電調(diào)速裝置的基本原理和應用中容易發(fā)生的問題，并闡述了轉(zhuǎn)速自適應技術的原理和技術特點，最后通過對比，分析了車輛自發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)速自適應技術的應用前景。

關鍵詞：車輛;自發(fā)電;轉(zhuǎn)速控制;自適應

中圖分類號：U463收稿日期：2022-05-23

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2022.07.024

1 前言

車輛自發(fā)電系統(tǒng)是利用汽車發(fā)動機的動力特性，將發(fā)電機安裝在汽車底盤空間內(nèi)，在不改變原車輛結構、不占用車輛空間、不影響車輛行駛性能的前提下，利用汽車發(fā)動機動力驅(qū)動發(fā)電機工作產(chǎn)生電能，為實車載用電設備在野外或無電力供應的情況下供電，實現(xiàn)電站功能。目前，車輛自發(fā)電系統(tǒng)在發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制上，主要應用的是采集發(fā)動機的轉(zhuǎn)速信號，通過電子調(diào)速器調(diào)整信號后，傳遞給執(zhí)行器來控制發(fā)電機供油量，進而實現(xiàn)發(fā)動機轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定。但現(xiàn)有自發(fā)電系統(tǒng)調(diào)試器存在誤操作、噪聲大、油耗多等缺陷，而轉(zhuǎn)速自適應技術通過采集輸出端發(fā)電機的轉(zhuǎn)速信號，調(diào)整發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，在控制技術、適應度和可靠性上得到了較大提升。

2 現(xiàn)有自發(fā)電系統(tǒng)調(diào)速裝置原理和特點分析

2.1 現(xiàn)有自發(fā)電系統(tǒng)調(diào)速裝置基本組成與原理

目前，現(xiàn)有自發(fā)電調(diào)速裝置2主要包括電子調(diào)速器、電調(diào)執(zhí)行器和傳感器等。其中，電子調(diào)速裝置中的磁性傳感器用來檢測和傳輸發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號，傳遞發(fā)動機的轉(zhuǎn)速變化。電子調(diào)速器安裝在駕駛室內(nèi)，用來處理來自速度傳感器的信號。電調(diào)執(zhí)行器固定在發(fā)動機附近，通過連接裝置與發(fā)動機調(diào)速手柄相連。

發(fā)動機轉(zhuǎn)速是一個變量，要使變化量始終穩(wěn)定在一個額定轉(zhuǎn)速下工作，就要控制發(fā)動機的油門。自發(fā)電系統(tǒng)的調(diào)速裝置是通過磁性傳感器監(jiān)測發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化，當發(fā)動機轉(zhuǎn)速發(fā)生變數(shù)時，將變化值信號傳給電子調(diào)試器與額定轉(zhuǎn)速給定值進行比較，將比較后的偏差值信號傳遞給電調(diào)執(zhí)行器，電調(diào)執(zhí)行器接收到傳來脈沖寬度調(diào)制的信號時，執(zhí)行改變發(fā)動機的進油量指令，達到穩(wěn)定發(fā)動機轉(zhuǎn)速，穩(wěn)定頻率的目的。自發(fā)電系統(tǒng)的調(diào)速裝置通過穩(wěn)定發(fā)動機轉(zhuǎn)速及頻率后，配合變速箱固定擋位（傳動比）以達到精確控制發(fā)電機輸入轉(zhuǎn)速，基本原理如圖1所示。

2.2 應用中容易發(fā)生的問題

該種控制方式因必須采用固定擋位來實現(xiàn)發(fā)電機的穩(wěn)定運行，為防止因掛錯擋位導致發(fā)電機異常，以前均采用在駕駛室顯著位置標示自發(fā)電系統(tǒng)操作步驟，在交裝培訓時以重點培訓等方式來防止誤操作。但是從部隊反映的情況來看，在使用過程中存在以下問題：首先，操作人員因掛錯擋位而引起發(fā)電機電壓過高或過低，從而導致設備燒壞和工作不正常的情況時有發(fā)生;其次，該種方式在用電設備只有部分用電的情況下，發(fā)動機仍工作在自發(fā)電系統(tǒng)滿功率狀態(tài)，存在噪聲較大、車輛發(fā)動機損耗高、油料消耗多等經(jīng)濟性不高的問題;另外，隨著技術的不斷革新，自動變速的車輛已經(jīng)開始在新一代軍車上大量應用，現(xiàn)控制方式在自動變速箱傳動比可變的情況下，發(fā)動機轉(zhuǎn)速固定但發(fā)電機轉(zhuǎn)速不固定，使得發(fā)電機輸出不固定，給發(fā)電品質(zhì)帶來一定隱患。

3 轉(zhuǎn)速自適應技術的原理和特點分析

3.1 轉(zhuǎn)速自適應技術原理

由于發(fā)電機輸出頻率同發(fā)電機轉(zhuǎn)速成正比，所以在自發(fā)電系統(tǒng)中，反饋到電子調(diào)速器的轉(zhuǎn)速信號可以由發(fā)電機發(fā)出交流電的頻率信號代替。車輛自發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)速自適應技術實現(xiàn)了這一功能。其基本原理如圖2所示。

轉(zhuǎn)速自適應裝置2采用鎖相倍頻方案，實現(xiàn)功能由五部分組成，分別是信號采集部分、信號調(diào)理部分、頻率放大部分、信號反饋部分和信號整形放大部分?；驹韴D如圖3所示。

3.2 轉(zhuǎn)速自適應技術特點分析

轉(zhuǎn)速自適應裝置通過采集發(fā)電機發(fā)出的交流電頻率3信號，經(jīng)過調(diào)理放大，變成電子調(diào)速器可識別的頻率信號，替代傳統(tǒng)的磁電式轉(zhuǎn)速傳感器信號，以適應目前現(xiàn)有電子調(diào)速器對傳感器信號形式和頻率范圍的要求，從而達到替代現(xiàn)有磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的要求。其技術特點就是采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)負反饋控制原理，解決車輛自發(fā)電系統(tǒng)中，車輛輸出動力轉(zhuǎn)矩因車輛擋位變化或不確定性引起的發(fā)電機輸入轉(zhuǎn)速不適配及供電品質(zhì)不適用的問題。采用轉(zhuǎn)速自適應裝置，車輛發(fā)動機拖動的發(fā)電機轉(zhuǎn)速不受擋位限制，即車輛變速箱擋位在任一前進擋，均能實現(xiàn)輸入發(fā)電機的轉(zhuǎn)速達到并穩(wěn)定運行在發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速上，實現(xiàn)發(fā)電機轉(zhuǎn)速的高精度控制，使其滿足車輛自發(fā)電系統(tǒng)的技術性能指標要求。

4 轉(zhuǎn)速自適應技術應用前景分析

通過以上原理和技術特點分析可以看出，轉(zhuǎn)速自適應技術能夠滿足各型軍用車輛所承載的不同發(fā)電機與不同變速箱（手動變速箱和自動變速箱）的使用要求，可以有效解決變速比情況下的車輛自發(fā)電系統(tǒng)的調(diào)速問題，較好地解決了柴油機調(diào)速的非線性、時變不確定性、系統(tǒng)響應滯后、動態(tài)控制實時性等問題，有利于提高車載自發(fā)電系統(tǒng)在基層部隊的使用、維護，有利于提高車輛自發(fā)電系統(tǒng)的完好率。同時，自適應技術對其他形式的變速比發(fā)電系統(tǒng)的研究也有借鑒意義。

5 結語

經(jīng)過科技情報部門檢索，該轉(zhuǎn)速自適應技術在國內(nèi)未見相關集成系統(tǒng)的有關報道或推廣。隨著車輛裝備的不斷發(fā)展，轉(zhuǎn)速自適應技術有助于提高自發(fā)電系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟性，提高車輛裝備現(xiàn)代化水平的實用型技術，將得到更廣泛的應用和推廣。

參考文獻：

[1]GJB 235A-97軍用交流移動電站通用規(guī)范[S].

[2]QC/T 413-1999汽車電氣設備基本技術條件[S].

[3]GB/T2 819-1995移動電站通用技術條件[S].

作者簡介：

魏延旭，男，1984年生，工程師，研究方向為仿真工程。