汽車智能發電機控制系統整車試驗方法初探

江威+劉杰+杜強飛+朱鑫+潘鵬

摘 要：通過對傳統汽車發動機和用電系統的精確控制來降低油耗已經逐漸引起各大汽車廠商和科研機構的重視。本文首先簡單介紹智能發電機系統的原理及構成；其次，通過對智能發電機的控制策略的分析，制定對應的整車試驗驗證方法，包括：對比性配置的試驗樣車準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，驗證智能發電機對于節約能源降低油耗的貢獻。

關鍵詞：智能；發電機；試驗；對比；節能降耗

中圖分類號：U467.1 文獻標識碼：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

為應對日益嚴峻的能源及環境問題，我國陸續出臺了《中國制造2025》、“四階段油耗法規”、GB19578-2014《乘用車燃料消耗量限值》等戰略規劃和標準法規。節能降耗，是目前我國各行各業都正在面臨的嚴峻考驗，其中交通運輸的耗能一直是能源消耗的大戶。根據2016年底公安部交管局官網統計公布的數據顯示，截至到2016年年底，我國機動車保有量已經達到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。據公安部交管局統計，2016年，汽車注冊量和年增量均達歷史最高水平：新注冊登記的汽車達2752萬輛，同時，保有量凈增2212萬輛；相比較2015年，2016年的私家車數量，增加了2208萬輛，增長率達到15.08%。

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

故綜上所述，對于傳統內燃機汽車新技術的不斷改進和探索，通過各種手段和方法實現對汽車發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從業者所關注和努力的方向。

本文介紹的是一種通過監測整車、發動機、蓄電池的狀態信息等，通過更加精確的控制策略實現對發電機更加精確的控制，使發電機根據當前車輛的狀態和工況需求，輸出合適的電壓，達到節油的目的的一種方法。通過分析，根據智能發電機的節油原理和當前油耗測試的常用工況，制定對應的試驗規范，并且使用兩臺相同配置的樣車，分別搭載智能發電機系統和傳統發電機系統進行整車實車試驗，通過檢測發電機系統狀態和記錄實際油耗，來驗證智能發電機系統的可靠性和節能降耗的能力。

1 智能發電機控制系統簡介

1.1 智能發電機控制系統組成

智能發電機控制系統主要包括：AGM蓄電池、蓄電池傳感器、發電機、電子控制單元等，如圖2所示：

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

1.2 智能發電機系統的節油原理和控制策略

1.2.1 智能發電機系統的節油原理

智能發電機根據整車和蓄電池狀態控制發電機的輸出電壓，通過提高制動減速階段的能量利用率，來達到節能降耗的目的。endprint

1.2.2 智能發電機系統的控制策略

智能發電機系統根據AGM蓄電池的荷電狀態SOC（State Of Charge）來控制充電情況。AGM荷電狀態有SOCmin和SOCmax兩個邊界點；智能發電機系統是通過ECU對AGM蓄電池狀態的實時監測來實現發電機的動態電壓輸出，當蓄電池荷電狀態降低到SOCmin時，智能發電機控制才開始工作，在此之前，發電機保持持續為蓄電池充電的狀態以保證整車電氣負載的用電需求。

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

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

（3）當蓄電池荷電狀態超過SOCmax，則主要由蓄電池為電器負載供電，此時發電機處于負荷最小的工作狀態，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。

智能發電機控制系統，根據車速信號、蓄電池狀態信號，在車輛處于制動或者減速工況下時，通過提高發電機的輸出電壓，將化學能更多的轉化為電能儲存起來；當車輛處于加速工況下時，蓄電池為整車供電，降低發電機的輸出電壓，從而達到發動機節能降耗的目的。

2 智能發電機控制系統試驗方法

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電機控制系統，另外一臺保留傳統發電機系統。

2.2 試驗規范

2.2.1 試驗工況

2.2.1.1工況制定原則

當前油耗測量的方法，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）的第二階段的標準，然而此方法一直飽受爭議，相對而言，日本的JC08標準和美國的CAFE標準更接近真實狀況。綜合多處標準，市區車速最高控制在60km/h以內，由于智能發電機系統的控制策略與傳統車型相比主要體現在加速與減速階段，所以市郊工況相對較少，主要設置為市區加減速工況，以體現在加減速工況下，發電機的充放電能力和在各種變工況下，智能發電機和與之匹配的AGM蓄電池的可靠性；同時，設置相對較多的減速工況，以便體現出智能發電機系統制動能量回收從而節約能耗的能力。

2.2.1.2實際工況

根據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 試驗內容

2.2.3 試驗要求

（1）駕駛員必須嚴格按照場地行駛規范和工況要求進行試驗；

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

（3）試驗過程中所有用電器均正常使用，燈光的使用應符合場地規范要求；

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

（5）兩車統一添加93#汽油，并做好詳細記錄；

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

3 汽車智能發電機控制系統節油驗證

3.1 試驗統計

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

3.2 試驗結果

（1）通過試驗結果可知，在該工況下，搭載智能發電機系統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發電機系統的試驗樣車在相同工況下的百公里油耗為9.57L；節約燃油4.36%；

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

4 結論

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

參考文獻：

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