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专利名称：一种汽车整车电平衡的评价方法及其测试方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车整车电平衡的评价方法及其测试方法。
背景技术：
汽车电气系统主要由发电机、蓄电池、整车用电器组成。发电机为汽车电气系统的电源，发动机运转时，它将发动机的部分机械能转化为电能，发电能力随发动机转速而变化，同时受温度等环境因素的影响。蓄电池是蓄能器，其主要作用是启动发动机，另当发电机发电能力超过用电器需求时，发电机给蓄电池充电；当发电机发电能力不能满足用电器需求时，蓄电池放电供用电器使用。整车用电器又称为负载，随着汽车工况与用户需求而不断变化。
在行驶过程中，发电机、蓄电池、用电器、温度、转速等部件相互作用。整车电平衡性能是指发电机、蓄电池、整车用电器在一定时间内的电能产生与消耗上达到一个稳定的平衡状态。它是整车电器系统的重要性能指标。目前，汽车电器负载变化更加趋于多样，如何为汽车电器提供一个稳定的电源系统，如何通过试验方法来确定汽车是否处于电平衡状态，而不是简单地通过提高发电机或者蓄电池容量的方法来满足汽车用电器的需要，是亟待解决的问题。目前汽车主机厂开始采用道路试验的方法，在一个行驶循环过程中记录蓄电池电流、蓄电池电压的数据，最后通过K值(蓄电池充放电电流比)和Q值(蓄电池电量比)来评价整车的电平衡性能。K值定义如下Σ in tn/ Σ jffl tmin :第η次充电电流数据，单位Α。Jm :第m次放电电流数据，单位A。tn :第η次充电电流采集间隔的时间，单位S。k :第m次放电电流采集间隔的时间，单位s。蓄电池电量比Q的定义如下Q — Qj= / Q 前其中Qff :电平衡道路试验前蓄电池内的电量(以20小时率容量表示)Qj=:电平衡道路试验后蓄电池内的电量(以20小时率容量表示)K值和Q值都无法体现试验过程中采集的工作点电平衡状态及某一类电平衡状态的占比，具有一定的局限性。而行驶循环过程中的每个工作点的电平衡状态都对电气系统的稳定、性能、寿命有着重要影响。汽车电器负载变化更加趋于多样，如何为汽车电器提供一个稳定的电源系统，如何通过试验方法来确定汽车是否处于电平衡状态，是亟待解决的问题。目前评价电平衡试验的方法有K值(蓄电池充放电电流比)和Q值(蓄电池电量比)，都是对试验结果的评价，无法描述试验过程中的电平衡状态，具有局限性。

发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车整车电平衡的评价方法及其测试方法，通过分析电气动态特性曲线范围，全面地评价电平衡性能。以蓄电池电流(充电为正，放电为负)为横轴，蓄电池电压为纵轴，根据一个行驶循环过程中测量仪器采集到的数据绘制电气动态特性曲线。通过电气动态曲线、(UO，Ul)占比值，(a，b)占比值，理想框图占比值评价整车电平衡性能。具体技术方案如下一种汽车整车电平衡的评价方法，采用如下步骤a.在一个汽车行驶循环过程中，测量仪器对相关数据进行采集； b.以蓄电池电流为横轴，蓄电池电压为纵轴制作坐标图；c.根据步骤a中的数据在步骤b中的坐标图上绘制电气动态特性曲线；d.通过步骤c中的电气动态曲线、(UO, Ul)占比值，(a, b)占比值，理想框图占比值评价整车电平衡性能。进一步地，所述横轴中，蓄电池电流充电为正,放电为负。进一步地，所述相关数据包括整车各用电器和/或蓄电池和/或发动机和/或发电机的数据。进一步地，所述纵坐标电压值为车辆启动后，从蓄电池两端测得的电压，其为发电机端电压减去发电回路电压降得到的。进一步地，(Ul, U0)占比值=纵坐标在Ul和UO之内的数据量/纵坐标在U2和UO之内的数据量X 100%，其中，UO为发电机额定电压，Ul为发电机平衡状态发电机满足用电器和蓄电池充电，其裕量为零，U2为蓄电池平衡状态发电机仅满足用电器需求。进一步地，(a，b)占比值=横坐标在a和b之内的数据量/总数据量X100%，其中，横坐标范围为(a，b)，a，b为蓄电池长期工作允许的充放电电流，与蓄电池容量相关。进一步地，理想框图占比值=理想框图内的数据量/总数据量X100%进一步地，步骤a中，利用数据采集器与电流传感器测量汽车蓄电池、发电机和汽车用电器的电压与电流，利用蓄电池测试仪测量蓄电池电量。上述汽车整车电平衡的评价方法的测试方法，进一步地，采用如下步骤( I)试验前将蓄电池电量放电至额定容量的50%，使汽车处于行驶状态；(2)试验时，先将汽车用电器开至规定的状态，在2S内利用数据采集采集器开始记录数据；(3)在5S内起动汽车并进行道路试验；(4)记录汽车开始试验的时间，中途红灯、停车时间，试验结束时间，汽车运行路线，试验前30min蓄电池电压、试验后Imin蓄电池电压,试验后30min蓄电池电压；(5)根据试验数据，绘制电气动态特性曲线；(6)根据电气动态特性曲线，(UO1Ul)占比值，(a，b)占比值，理想框图占比值，评价整车电平衡性能。进一步地，一次试验运行4h_5h，运行中间允许停车休息，但是停车时间不得超过2h,休息时,不得打开汽车用电器，同时，对蓄电池周围温度、发电机外壳温度、环境温度、车内温度进行监控。与目前现有技术相比，本发明引入电气动态特性曲线的概念，针对试验过程中采集的每一个工作点进行分析、统计、判断，全面地评价电平衡性能。


图I为本发明电气动态特性曲线坐标轴示意2为本发明电气动态特性曲线图3为本发明电气动态特性曲线理想范围示意图
具体实施方式
下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。以蓄电池充放电电流(充电为正，放电为负)为横轴，蓄电池电压为纵轴，根据一个行驶循环过程中测量仪器采集到的数据绘制电气动态特性曲线。本发明通过电气动态曲线、(U0，U1)占比值，(a，b)占比值，理想框图占比值评价整车电平衡性能。一、电气动态特性曲线电气系统的动态特性曲线在一个行驶循环蓄电池电压随蓄电池电流的变化，该特性曲线(包络线)反映了蓄电池、发动机、用电器、温度、转速和发动机与发电机传动比等各部件的相互作用。详见图I。试验过程中采集的工作点都反映在动态特性曲线里，图I直观地反映了每一个工作点的电平衡状态。二、(Ul, U0)占比值纵坐标电压值是车辆启动后，从蓄电池两端测得的电压。该值为发电机端电压减去发电回路电压降得到的。忽略发电机回路压降影响，纵坐标电压值可以表示为发电机的电压。UO为发电机额定电压，某一特定发电机转速N对应电流IN，当用电器电流>、，会造成电压较大范围的下降。Ui为发电机平衡状态发电机满足用电器和蓄电池充电，裕量为零。U2为蓄电池平衡状态发电机仅满足用电器需求。在Ul之上为发电机有部分裕量，还有发电的潜力；特性曲线尽可能的靠近U1，这样发电机功率得到充分利用，又不会造成蓄电池亏电。在蓄电池平衡线U2之下，蓄电池处于放电较深，不饱和状态，为避免出现的状态。定义(Ul，U0)占比值=纵坐标在Ul和UO之内的数据量/纵坐标在U2和UO之内的数据量X100%，(Ul,U0)占比值应在一个合理的范围，过大说明较大功率的发电机、较小容量的蓄电池；过小说明较小功率的发电机、较大容量的蓄电池。三、(a, b)占比值横坐标表示蓄电池充放电电流，充放电电流大小跟电池寿命成反比，充放电电流越大电池寿命越差，反之电流越小电池寿命越好。根据蓄电池特性，得出横坐标范围为(a,b)，a，b为蓄电池长期工作允许的充放电电流。a，b与蓄电池容量有关。
定义(a，b)占比值=横坐标在a和b之内的数据量/总数据量X 100%，(a，b)占比值越大，整车电平衡的波动状态越小，蓄电池工作的理想区域较大，对蓄电池性能和寿命有积极影响。四、理想框图占比值设定理想框图，如红色长方形所示，纵坐标范围(UO，U2 )，纵坐标范围(a，b )。理想框图占比值=理想框图内的数据量/总数据量X100%，理想框图占比值越大，说明整车工作在理想的电平衡状态，电平衡性能就越好。一、利用数据采集器与电流传感器测量汽车蓄电池、发电机和汽车用电器的电压与电流，利用蓄电池测试仪测量蓄电池电量。试验方法如下试验前将蓄电池电量放电至额定容量的50%，使汽车处于行驶状态，试验4小时至5小时。汽车电器的工作状态可以分为高功耗与一般功耗状态，详见下图表。
权利要求
1.一种汽车整车电平衡的评价方法，其特征在于，采用如下步骤 a.在一个汽车行驶循环过程中，测量仪器对相关数据进行采集； b.以蓄电池电流为横轴，蓄电池电压为纵轴制作坐标图； c.根据步骤a中的数据在步骤b中的坐标图上绘制电气动态特性曲线； d.通过步骤c中的电气动态曲线、(UO，Ul)占比值，(a,b)占比值，理想框图占比值评价整车电平衡性能。
2.如权利要求I所述的汽车整车电平衡的评价方法，其特征在于，所述横轴中，蓄电池电流充电为正，放电为负。
3.如权利要求I或2所述第汽车整车电平衡的评价方法，其特征在于，所述相关数据包括整车各用电器和/或蓄电池和/或发动机和/或发电机的数据。
4.如权利要求1-3中任一项所述的汽车整车电平衡的评价方法，其特征在于，所述纵坐标电压值为车辆启动后，从蓄电池两端测得的电压，其为发电机端电压减去发电回路电压降得到的。
5.如权利要求4所述的汽车整车电平衡的评价方法，其特征在于，(Ul，UO)占比值=纵坐标在Ul和UO之内的数据量/纵坐标在U2和UO之内的数据量X 100%，其中，UO为发电机额定电压，Ul为发电机平衡状态发电机满足用电器和蓄电池充电，其裕量为零，U2为蓄电池平衡状态发电机仅满足用电器需求。
6.如权利要求1-5中任一项所述的汽车整车电平衡的评价方法，其特征在于，(a,b)占比值=横坐标在a和b之内的数据量/总数据量X100%，其中，横坐标范围为(a，b)，a，b为蓄电池长期工作允许的充放电电流，与蓄电池容量相关。
7.如权利要求1-6中任一项所述的汽车整车电平衡的评价方法，其特征在于，理想框图占比值=理想框图内的数据量/总数据量X100%
8.如权利要求1-7中任一项所述的汽车整车电平衡的评价方法，其特征在于，步骤a中，利用数据采集器与电流传感器测量汽车蓄电池、发电机和汽车用电器的电压与电流，利用蓄电池测试仪测量蓄电池电量。
9.如权利要求1-8所述汽车整车电平衡的评价方法的测试方法，其特征在于，采用如下步骤 (1)试验前将蓄电池电量放电至额定容量的50%，使汽车处于行驶状态； (2)试验时，先将汽车用电器开至规定的状态，在2S内利用数据采集采集器开始记录数据； (3)在5S内起动汽车并进行道路试验； (4)记录汽车开始试验的时间，中途红灯、停车时间，试验结束时间，汽车运行路线，试验前30min蓄电池电压、试验后Imin蓄电池电压,试验后30min蓄电池电压； (5)根据试验数据，绘制电气动态特性曲线； (6)根据电气动态特性曲线，(U0，Ul)占比值，(a，b)占比值，理想框图占比值，评价整车电平衡性能。
10.如权利要求9所述汽车整车电平衡的评价方法的测试方法，其特征在于，一次试验运行4h-5h，运行中间允许停车休息，但是停车时间不得超过2h，休息时，不得打开汽车用电器，同时，对蓄电池周围温度、发电机外壳温度、环境温度、车内温度进行监控。
全文摘要
本发明涉及一种汽车整车电平衡的评价方法及其测试方法，a.在一个汽车行驶循环过程中，测量仪器对相关数据进行采集；b.以蓄电池电流为横轴，蓄电池电压为纵轴制作坐标图；c.根据步骤a中的数据在步骤b中的坐标图上绘制电气动态特性曲线；d.通过步骤c中的电气动态曲线、(U0,U1)占比值，(a,b)占比值，理想框图占比值评价整车电平衡性能。
文档编号G01R31/36GK102830362SQ201210306639
公开日2012年12月19日 申请日期2012年8月27日 优先权日2012年8月27日
发明者胡定辉, 孙磊, 刘德生 申请人:奇瑞汽车股份有限公司