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电源系统选型与匹配

     车辆电源系统由蓄电池、起动机、发电机、电气负载和ECU组成,车辆电源系统从系统方面可分为两部分:一是电力系统,由发电机、蓄电池、整车用电负载组成;二是启动系统,由发动机、起动机、蓄电池组成。
  新车型开发时首先要确定车辆电源系统设计目标,然后根据设计目标进行起动机、蓄电池和发电机的选型,最后通过试验验证选型的合理性。
 
 图1 电源系统选型流程
发电机选型                           
•  负载平均电流统计
        根据不同车辆配置(高配、低配),用负载的额定电流乘以加权系数(使用频率),计算出怠速、行驶工况负载平均工作电流。
 
  式中,
  I平均:整车用电负载平均工作电流
  m:整车用电设备的数量
  ni:第i个用电设备个数
  I:第i个用电设备额定电流;
  ki:第i个用电设备的加权系数
•  发电机输出功率确认
        发电机的额定电流要满足整车用电负载的需求,同时在怠速和标准驾驶工况下,发电机的输出电流也要满足整车的用电需求。
    ♦  怠速工况评价标准
    ♦  发电机功率评价标准
    ♦  标准驾驶工况评价标准
•  发电机选型确认
        根据发电机供应商提供的性能参数,在同时满足各个工况下功率要求的前提下,选择性价比高的发电机
  图2  发电机选型流程
起动机选型计算
•  起动机的起动性能要求
  起动机输出性能应满足在低温环境下拖动发动机旋转至定义的最低起动转速。在起动转速点起动机输出的扭矩应该能克服发动机的旋转阻扭矩,保证发动机顺利起动。
•  齿轮传动比匹配
  发动机和起动机的齿轮传动比是确保发动机启动需求的启动匹配一个重要参数,通过小齿轮(起动机)和飞轮(发动机)的齿数比来改变传动比,维持功率的情况下改变扭矩和转速。
•  起动机选型确认
  根据起动机供应商提供的性能参数,在同时满足上述要求的前提下,选择性价比高的起动机。
 
图3 起动机选型计算流程
蓄电池选型
•  静置性能要求
  车辆静置过程中蓄电池损耗的电量包括整车静态电流的持续消耗、蓄电池的自放电消耗、车辆熄火至下次发动机再起动期间的电气消耗(不包含车辆休眠时的消耗)。
  静置时间是指车辆休眠后,蓄电池从规定的初始SOC放电至最小SOC的持续时间,并且在规定的最小SOC下仍能够保证车辆顺利启动。静置时间需要满足设计需求。
•  冷启动性能要求
    ♦  蓄电池内阻
  车辆在低温环境下(Tstart℃),蓄电池电能需保证在一段时间内(tstart秒)持续输出起动机需要的电压和电流。
    ♦  启动过程中的最低电压
  发动机启动过程中,为保证与起动相关电子电器均能正常工作,蓄电池最低电压应符合起动相关电子电器件电压功能规范要求。
图4 蓄电池选型流程
 
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