汽车智能发电机控制系统整车试验方法初探

江威+刘杰+杜强飞+朱鑫+潘鹏

摘 要：通过对传统汽车发动机和用电系统的精确控制来降低油耗已经逐渐引起各大汽车厂商和科研机构的重视。本文首先简单介绍智能发电机系统的原理及构成；其次，通过对智能发电机的控制策略的分析，制定对应的整车试验验证方法，包括：对比性配置的试验样车准备和试验工况的制定；最后，通过整车3万公里的实车试验，记录整车油耗信息，验证智能发电机对于节约能源降低油耗的贡献。

关键词：智能；发电机；试验；对比；节能降耗

中图分类号：U467.1 文献标识码：A 文章编号：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

為应对日益严峻的能源及环境问题，我国陆续出台了《中国制造2025》、“四阶段油耗法规”、GB19578-2014《乘用车燃料消耗量限值》等战略规划和标准法规。节能降耗，是目前我国各行各业都正在面临的严峻考验，其中交通运输的耗能一直是能源消耗的大户。根据2016年底公安部交管局官网统计公布的数据显示，截至到2016年年底，我国机动车保有量已经达到2.9亿辆，其中，汽车1.94亿辆。随着人民生活水平的不断提升，人们对于汽车的需求不断提高，汽车保有量也在不断的增长。据公安部交管局统计，2016年，汽车注册量和年增量均达历史最高水平：新注册登记的汽车达2752万辆，同时，保有量净增2212万辆；相比较2015年，2016年的私家车数量，增加了2208万辆，增长率达到15.08%。

目前，新能源汽车发展较快，但是新能源汽车的发展对政府的政策导向有很大的依赖性，在政策频繁调整的2016年，新能源乘用车的表现还差强人意，但新能源客车和新能源专用车辆的生产和销售情况都受到了明显的影响，表现明显比年初对于市场的预期要差。

故综上所述，对于传统内燃机汽车新技术的不断改进和探索，通过各种手段和方法实现对汽车发动机等零部件的精确控制，从而降低油耗，仍然是各大汽车厂商和汽车行业从业者所关注和努力的方向。

本文介绍的是一种通过监测整车、发动机、蓄电池的状态信息等，通过更加精确的控制策略实现对发电机更加精确的控制，使发电机根据当前车辆的状态和工况需求，输出合适的电压，达到节油的目的的一种方法。通过分析，根据智能发电机的节油原理和当前油耗测试的常用工况，制定对应的试验规范，并且使用两台相同配置的样车，分别搭载智能发电机系统和传统发电机系统进行整车实车试验，通过检测发电机系统状态和记录实际油耗，来验证智能发电机系统的可靠性和节能降耗的能力。

1 智能发电机控制系统简介

1.1 智能发电机控制系统组成

智能发电机控制系统主要包括：AGM蓄电池、蓄电池传感器、发电机、电子控制单元等，如图2所示：

AGM蓄电池用于存储发电机的产生的能量，并且在需要时为整车电气负载供电；蓄电池传感器用于实时监测蓄电池的充放电电流、蓄电池电量（SOC）以及电压等信息，并将这些信息数据传输给ECU，ECU根据这些信息数据以及CAN数据判断蓄电池的状态，从而实现对发电机的动态电压控制。并通过CAN总线把蓄电池充放电信号发送至仪表，反馈给驾驶者。

1.2 智能发电机系统的节油原理和控制策略

1.2.1 智能发电机系统的节油原理

智能发电机根据整车和蓄电池状态控制发电机的输出电压，通过提高制动减速阶段的能量利用率，来达到节能降耗的目的。endprint

1.2.2 智能发电机系统的控制策略

智能发电机系统根据AGM蓄电池的荷电状态SOC（State Of Charge）来控制充电情况。AGM荷电状态有SOCmin和SOCmax两个边界点；智能发电机系统是通过ECU对AGM蓄电池状态的实时监测来实现发电机的动态电压输出，当蓄电池荷电状态降低到SOCmin时，智能发电机控制才开始工作，在此之前，发电机保持持续为蓄电池充电的状态以保证整车电气负载的用电需求。

（1）车辆在制动减速行驶的工况下，ECU根据车辆状态和蓄电池状态，通过LIN总线向发电机发出指示信号，使发电机输出最高电压，对AGM蓄电池充电，随着减速次数和时间的持续增加，AGM蓄电池荷电状态不断提高，荷电状态可以达到SOCmax；如图4所示：

（2）当AGM蓄电池荷电状态在SOCmin和SOCmax之间时，车辆在正常行驶的过程中，由发电机直接为电器负载供电，此时，蓄电池既不充电也不放电。

（3）当蓄电池荷电状态超过SOCmax，则主要由蓄电池为电器负载供电，此时发电机处于负荷最小的工作状态，如图5所示，与此同时，蓄电池的放电过程，使AGM蓄电池又重新具备充电能力。

智能发电机控制系统，根据车速信号、蓄电池状态信号，在车辆处于制动或者减速工况下时，通过提高发电机的输出电压，将化学能更多的转化为电能储存起来；当车辆处于加速工况下时，蓄电池为整车供电，降低发电机的输出电压，从而达到发动机节能降耗的目的。

2 智能发电机控制系统试验方法

2.1 试验对象

选取某品牌兩台相同配置的车辆作为试验样车，将其中一辆更换为智能发电机控制系统，另外一台保留传统发电机系统。

2.2 试验规范

2.2.1 试验工况

2.2.1.1工况制定原则

当前油耗测量的方法，我国采用的工信部油耗测量方法是参照了欧洲NEDC（New European Driving Cycle）的第二阶段的标准，然而此方法一直饱受争议，相对而言，日本的JC08标准和美国的CAFE标准更接近真实状况。综合多处标准，市区车速最高控制在60km/h以内，由于智能发电机系统的控制策略与传统车型相比主要体现在加速与减速阶段，所以市郊工况相对较少，主要设置为市区加减速工况，以体现在加减速工况下，发电机的充放电能力和在各种变工况下，智能发电机和与之匹配的AGM蓄电池的可靠性；同时，设置相对较多的减速工况，以便体现出智能发电机系统制动能量回收从而节约能耗的能力。

2.2.1.2实际工况

根据速度范围和加减速要求，以及襄阳试验场的实际道路条件，制定以下实际工况：

2.2.2 试验内容

2.2.3 试验要求

（1）驾驶员必须严格按照场地行驶规范和工况要求进行试验；

（2）每天发车前，除常规检查外，检测蓄电池电压并记录，并检查蓄电池是否存在鼓包、漏液等异常现象；

（3）试验过程中所有用电器均正常使用，灯光的使用应符合场地规范要求；

（4）每隔一天，两车对调所有驾驶员，以最大程度的减小驾驶员操作习惯对本试验的影响；

（5）两车统一添加93#汽油，并做好详细记录；

（6）试验开始里程以第一次加满油时的里程为准；试验样车达到30000Km试验里程之后，抽出油箱剩余燃油，测量体积并记录。

3 汽车智能发电机控制系统节油验证

3.1 试验统计

通过早班对蓄电池电压值以及外观的检查，考核智能发电机系统中蓄电池是否工作正常。

3.2 试验结果

（1）通过试验结果可知，在该工况下，搭载智能发电机系统的试验样车在该工况下的百公里油耗为9.17L，与之相同配置的传统发电机系统的试验样车在相同工况下的百公里油耗为9.57L；节约燃油4.36%；

（2）通过对蓄电池两端电压及外观的检查，以及整车电器负载的工作情况，该套智能发电机控制系统满足该可靠耐久性试验要求，电压正常，工作状态正常。

4 结论

虽然新能源汽车发展如火如荼，但是就目前的汽车保有量和发展趋势来讲，传统能源汽车仍然会长时间的占据主要市场，所以对于传统能源汽车节约能源的研究意义非凡。本次试验说明，这种通过实时监测整车和蓄电池信息参数，动态调整发电机输出电压的智能发电机控制系统可以满足可靠性要求并且能够有效的达到节约燃油的目的。

参考文献：

[1]张鹏程， 孔祥俊， 李成伟.汽车智能发电机控制系统应用分析[J].大众汽车， 2015， 21（4）：45.

[2]潘惠丰， 邱洪亮.传统汽车发电机的智能化控制及改造研究[J].中国高新技术企业， 2016， （1）：33-34.

[3]董先瑜， 凤亚娇， 张培华.高效智能发电机的控制策略及其应用[J].汽车实用技术， 2016， （8）：170-175.endprint