一种车辆电量平衡的试验方法
【专利摘要】本发明公开了一种车辆电量平衡的试验方法，属于车辆电气系统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系统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系统的设计匹配提供数据支持。
【专利说明】一种车辆电量平衡的试验方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种车辆电量平衡的试验方法，属于车辆电气系统是否达到电量平衡的试验领域。
【背景技术】
[0002]车辆的供电系统中，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，造成电气系统匹配问题更加突出。若供电系统电能过剩，会造成能量的浪费和成本的提高；若供电系统电能不足，影响车辆的安全性和可靠性。
[0003]在电气系统开发的过程中，通过车辆的电量平衡试验，对电气系统匹配进行验证，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。
[0004]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系统的影响，导致试验结果不能完全准确地反映整车供电关系。
[0005]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。
[0006]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系统的影响，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】
[0007]1、发明的目的
[0008]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，为车辆电气系统的设计提供数据支撑。
[0009]2、发明的技术方案
[0010]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0011]一种车辆电量平衡的试验方法，包括如下步骤:
[0012]a)选定试验环境，试验环境分为冷气候试验和热气候试验；
[0013]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；
[0014]c)根据车辆的电气配置，选择功耗最大的用电负载的组合；
[0015]d)在整个试验过程中，利用传感器和数据采集系统，测量并记录相关数据；
[0016]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。
[0017]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。
[0018]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。
[0019]更进一步地，为了考核极限环境温度下供电系统的电量平衡情况，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°C，冷气候定义为不高于_25°C。两种气候条件下，车辆的用电器不同。
[0020]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。
[0021]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I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I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I小时。
[0022]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:
[0023]连续工作用电设备:如发动机点火系统、燃油供给系统、发动机传感器、仪表及监控系统、空调(压缩机和鼓风机)、收音机或⑶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；
[0024]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；
[0025]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%。
[0026]更进一步地，传感器和数据采集系统，若需要供电，则采用单独的供电系统，不使用整车的供电系统。
[0027]更进一步地，测试仪器精度应不小于以下要求:时间±ls，温度±2°C，电压0.1V，电流0.1A，记录数据频率不得低于2Hz。
[0028]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°C?1300°C ;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。
[0029]更进一步地，数据采集系统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。
[0030]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。
[0031]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。
[0032]更进一步地，蓄电池充电电量和放电电量的总比率为:
【权利要求】
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系统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°C ;热气候试验，环境温度不低于30°C。
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I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I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I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，所述数据采集系统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系统，若需要供电，则采用单独的供电系统，不使用整车的供电系统。
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Λ tin时间内平均充电电流，单位A ; △ tin为蓄电池充电时的时间段，单位s ;1_蓄电池在Atrat时间内平均充电电流，单位A ; Atrat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KS 1.2且-5AS I S5A时，车辆处于电量平衡状态。
【文档编号】G01R31/00GK104198865SQ201410484362
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】王温锐, 宋宁, 焦庆宏 申请人:南京汽车集团有限公司