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汽车交流发电机对车辆的适应性探讨 摘要】 根据整车技术环境发展方向,提出了汽车发电机的技术要求。结合这些要求,阐述了汽车发电 机的各种特性与整车之间的设计匹配关系,以及各种技术使用的原因和背景,并针对使用中的故障给出处理策 略。在整车设计阶段合理地利用车用交流发电机的特性,有利于提高轿车的舒适性。 【主题词】 交流发电机 汽车 适用性 1 整车技术环境要求 发电机的电力需求随着车辆舒适度提高和用 电器的增加而增加。拥堵的交通条件使汽车在怠 速状态下使用频率增高,要求发电机在低转速下 也能供给电力。因此用二极管整流的交流发电机 来取代直流发电机,并得到广泛使用。 近年来随着发动机输出功率和性能提高及增 加各种新型机械传动装置,使发动机室越来越拥 挤。此外,随着汽车线控技术的发展,各种电力负 载(电子控制燃料喷射装置、电子控制悬架系统、 数字式仪表、电动动力转向等)增大,即由于空间 限制,要求交流发电机高密度化;而电气负载增 加,要求供电系更高输出功率。一般情况下,输出 功率增大,电流流经的线圈、二极管温度升高。交 流发电机高密度化、轻质化、冷却发热部位的风扇 小型化,温度逐渐升高。为满足此要求,一方面, 将冷却风扇置于交流发电机内部的“内风扇型”; 另一方面,设计出更加合理的散热策略,如法雷奥 TG系列的机体直通式进气技术。 调节器作为现代交流发电机的一个重要部 件,随着车载局域网技术(如CAN)和集成式总装 技术的发展,也要求其微型化、高寿命,同时还具 有异常时发生各种警报的诊断、与汽车电脑通信、 调节交流发电机的发电量、提高发动机的加速性 能等功能。 “荣威W2概念车”配置的就是具有以上各种 功能的“双风扇内藏式、调节器内置式”电机。该 电机密度高、输出高,内置的多功能调节器具有与 汽车ECU总线通信功能、辅助管理汽车用电器和 发动机,提高汽车舒适性和蓄电池使用寿命。 2 整车匹配评估 供电系统电量匹配平衡设计本质就是优化充 放电比例。对于整车供电系统来说,发动机转速 是一个扰动,因为其随着客户对踏板节气门角度 要求而变化,变化范围较大。另外不同的目标市 场使用习惯也会产生不同的发电机使用效果,这 取决于交通状况、用户使用习惯、发动机转速概率 落点。因此,一个成熟的供电系统要综合考虑蓄 电池、发电机、起动机、匹配电能管理模块,使用充 放收支平衡,增加电池寿命,减少夏季起动不能的 风险。 工况输出分析 发电机的设计需要满足最为严酷的工况、高 热、常怠速等。在供电系统设计阶段需要统计考 查各种行驶路况的电能输出。 图1为轮速比为2. 5时发动机转速与交流发 电机输出电流关系。设转速Ni出现的频度为λi, 此时输出电流为Ii,则交流发电机有效供给电流能