汽车电能平衡计算-汽车总体设计

电气系统电能平衡就是通常进行的起动机和发电机的功率匹配以及蓄电池电容量的确定。在以前的很多资料中，对三者的匹配已作过论述，分析相当细致。考虑到影响三者关系的因素众多，一直以来计算都存在经验估值。因此在设计过程中，可以通过简便快捷的方法进行计算。在进行电气系统分析前，必须对整车的电气配置有所了解，然后对供电系统的主要参数进行确定，如整车电气系统的电压、搭铁极性、蓄电池容量及起动机功率等。

（1）用电设备工作性质分析

根据汽车行驶中用电设备的工作时间长短及频率，并结合使用地区气候环境所区别于其他地域的电能配需情况，对用电设备实行三种工作性质划分：连续工作制、短时工作制和随机使用的设备。工作制的区别是根据经验来分类的。这样划分可充分考虑满足车辆正常行驶的用电量，并准确表达各设备间的主次关系（整车所有用电设备都将参加工作制的编排）。

①连续工作制设备。连续工作制设备是指在汽车行驶中连续不间断用电的设备，包括发动机点火系统、行驶系统、组合仪表等。

②短时工作制设备。短时工作制设备是指汽车行驶中常使用的间断性用电设备，包括前照灯、夜间灯、转向灯、雾灯、牌照灯、空调压缩机、鼓风机、喇叭、制动灯、前刮水器和后刮水器等。

③随机使用的设备。随机使用的设备是指汽车行驶中使用时间不确定、随机使用的用电设备，包括车内灯、散热器电风扇、电动门窗、前洗涤、后洗涤、倒车灯、制动灯、点烟器、音响系统、安全气囊和其他用电设备。

（2）整车用电量的计算

电气系统负荷与用电设备的使用和工作状态相关，用电设备的工作状态取决于季节、环境、交通状态和个人的使用爱好。复杂的使用条件使电气系统负荷计算变得困难，为了分析计算的方便，引入用电设备使用频度（或者负荷计算权值），用μ来表示，即加权求和。整车用电设备用电量如图17-2所示。

根据用电设备使用频度计算电器设备的用电量，公式如下

I_dx=μ_iI_i （17-3）

式中，I_dx为等效电流；μ_i为第i个用电设备所对应的权值系数；I_i为第i个用电设备的电流。

总计功率P_总=P₃₀+P_30A+P₁₅+P_15A+P_ACC+60（P_总为点火开关不同档位所负载的各用电量之和。例如P₁为点火开关IG档位用电量之和，60表示整个电气回路电量损耗的估值）。需要输出的电流：I_min=P/U（U=14V），I_max=P/U（U=12V）。根据整车实际用电量和蓄电池的充电平衡，为保证蓄电池可靠地充电，使蓄电池的充放电也达到平衡，发电机输出电流应超过额定输出电流的1.2倍，由此可以确定发电机的规格。

（3）蓄电池容量的确定

蓄电池是供电系统的辅助电源，它担负着发动机起动时供给起动机电源以及发电机不工作或低速运转时向用电设备供电的任务。当用电设备所需的功率超过发电机所发出的功率时，蓄电池与发电机联合向用电设备供电。

但蓄电池原则上只担负起动机的负荷，其电容量经验计算公式如下

Q=μP_n/U （17-4）(https://www.xing528.com)

式中，Q为蓄电池容量（A·h）；μ为经验系数，取值范围为630～810；P_n为起动机额定功率（kW）；U为起动机的标称电压（V）。

图17-2 整车用电设备用电量

例如，某设计车型发动机配用的起动机额定功率为1.0kW，标称电压为12V，μ取630～810，则蓄电池电容量为：Q_min=（630×1.0/12）A·h=52.5A·h；Q_max=（810×1.0/12）A·h=67.5A·h。再通过下面的公式演算选择蓄电池的容量：起动机功率为P=1.0kW，标称电压U=12V，所需蓄电池的起动电流I_n=2×1000P/U=（2×1000×1.0/12）A=167A。

根据GB/T 5008.2—2013中的蓄电池规格，考虑冷起动特性。

电器系统原理图的设计要求如下：

①设计任务书满足技术协议要求。

②符合设计任务书要求。

③设计按照国标和汽车标准规定执行。

④对标杆车进行充分了解，制作沿用件、改制件和新件。

⑤产品设计采用系列化、通用化、标准化。

⑥产品设计考虑电流、电压、功率、工作条件、系统间信号传输方式及要求。

要点

电器用电系统原理图的设计，要在满足汽车在实际使用过程中要求的基础上，同时兼顾系列化、通用化、标准化。