精久自供電源系統(tǒng)在越野車上的應(yīng)用研究

1、內(nèi)部資料，注意保密精久高效汽車行車不間斷自發(fā)電電源系統(tǒng)在特種車輛上的應(yīng)用方案方案說明：隨著車輛配備的車載用電設(shè)備越來越多、用電負荷越來越大，現(xiàn)有車輛的電源系統(tǒng)難以滿足車輛車載用電設(shè)備不斷增長的電能需求。為此，如何保證車輛車載用電設(shè)備獲得穩(wěn)定而充足的電能已成為汽車技術(shù)功能發(fā)展的突出技術(shù)難題。山東精久科技有限公司自主研發(fā)和生產(chǎn)的精久牌高效汽車行車不間斷自發(fā)電電源系統(tǒng)是一種高效汽車行車不間斷自發(fā)電電源系統(tǒng)，主要由發(fā)電機（帶或不帶增速器）、寬范圍高精度逆變電源、功率補償單元和電控顯示單元等組成。在車輛駐車或行駛等狀態(tài)下，該系統(tǒng)均能穩(wěn)定地輸出車載用電設(shè)備所需要的直流電、三相或單相正弦交流電，系統(tǒng)并設(shè)有過

2、熱、過載、短路、過/欠壓等保護功能，具有適應(yīng)性強、可靠性高、輸出電能品質(zhì)優(yōu)和電磁兼容性好等優(yōu)點，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：正弦交流電 發(fā)電機 高效汽車行車不間斷自發(fā)電電源系統(tǒng)1 引言隨著我國國民經(jīng)濟和軍備建設(shè)的快速發(fā)展，各行業(yè)對汽車產(chǎn)品的要求越來越高。安全、節(jié)能、環(huán)保、智能化和信息化已成為汽車技術(shù)發(fā)展的未來趨勢。在汽車上，大量采用車載用電設(shè)備、實現(xiàn)集通信、導(dǎo)航、視聽娛樂、網(wǎng)絡(luò)等功能于一體的多媒體信息系統(tǒng)是汽車電子技術(shù)領(lǐng)域的未來目標(biāo)。在車載電控技術(shù)方面，國內(nèi)一些單位已開啟了汽車控制、駕駛、信息處理、智能交通等重大核心技術(shù)的系統(tǒng)性研究工作，將第三代移動通信、高清晰度數(shù)字電視、衛(wèi)星導(dǎo)航、移動網(wǎng)

3、絡(luò)等技術(shù)應(yīng)用于汽車產(chǎn)品，已形成汽車工業(yè)和電子信息產(chǎn)業(yè)良性互動的發(fā)展態(tài)勢。近年來，由于越野車等機動車輛具有性能優(yōu)良、機動性強和用途多等特點，其應(yīng)用范圍越來越廣。軍用車輛可用于作戰(zhàn)指揮車、物資運輸車、兵員乘用車、通信指揮車、戰(zhàn)地救護車等；社會公務(wù)民用車輛可用于維護治安、工程搶險、森林消防、地質(zhì)勘探、石油化工等領(lǐng)域，如藥品運輸、海鮮運輸、蔬菜水果運輸用的冷藏車、清掃車、消防車、房車以及用于野外旅游、科考探險等專門用途車輛。由此可見，車載用電設(shè)備將不斷增加，用電量將越來越大，車載用電設(shè)備的電能供應(yīng)難題將會日益突出。現(xiàn)階段，國內(nèi)采取兩種方式來解決機動車輛車載用電設(shè)備的電能供應(yīng)問題：一種方式是通過燃油發(fā)電

4、機組進行供電。但這種方式存在諸多缺點：一是噪音大、污染環(huán)境；二是占用車內(nèi)空間大；三是需要單獨操控；四是獨立的油箱、油路、散熱器和外置消聲等系統(tǒng)不易維護。另一種方式是采用國外進口產(chǎn)品對車輛進行改裝。據(jù)了解，美國、法國、德國和英國等國家在越野車等機動車輛上加裝自發(fā)電電源系統(tǒng)，為機動車輛車載用電設(shè)備供電。該自發(fā)電電源系統(tǒng)一般包括發(fā)電機、電子控制單元等部分，根據(jù)需要可輸出2kW、4kW、6kW等功率等級，一般輸出不超過6kW，改裝放在汽車發(fā)動機的前部上方。由于該系統(tǒng)在車輛啟動后和行進中不能全過程滿功率輸出電能，所以只能有限滿足越野車等機動車輛車載用電設(shè)備的需求。另外還由于該自發(fā)電電源系統(tǒng)產(chǎn)品和車輛改裝

5、價格高，同時受到維修保養(yǎng)等方面的限制以及國家安全方面的考慮，無法得到廣泛的使用。因此，也僅限于部分車輛改裝使用。山東精久科技有限公司自主研發(fā)和生產(chǎn)的精久牌自發(fā)電電源系統(tǒng)是一種車載式自發(fā)電電源系統(tǒng)，由發(fā)電機（帶或不帶增速器）、寬范圍高精度逆變電源、功率補償單元和電控顯示單元等組成。在越野車等機動車輛在駐車或行駛等全過程狀態(tài)下，該系統(tǒng)均能夠滿足車載用電設(shè)備所需要的電能（輸出包括直流電、三相或單相正弦交流電），且寬范圍高精度逆變電源設(shè)有過熱、過載、短路、過/欠壓等保護功能，具有輸出電能品質(zhì)優(yōu)、穩(wěn)定性好、可靠性高和電磁兼容性好等優(yōu)點。綜上所述，我公司研發(fā)的高效汽車行車不間斷自發(fā)電電源系統(tǒng)可以應(yīng)用于各種

6、機動車輛，能夠為各種機動車輛車載用電設(shè)備提供充足的電能。無論車輛在行進還是在駐車狀態(tài)下，該系統(tǒng)不受發(fā)動機轉(zhuǎn)速瞬間變化或短時間停機的影響，可以持續(xù)穩(wěn)定地輸出電能。同時，該系統(tǒng)不影響原車結(jié)構(gòu)和性能，具有適應(yīng)性強、方便快捷、節(jié)能環(huán)保、可靠性高、輸出電能品質(zhì)優(yōu)和電磁兼容性好等特點，具有十分廣闊的應(yīng)用。2 系統(tǒng)的構(gòu)成與性能2.1系統(tǒng)的構(gòu)成高效汽車行車不間斷自發(fā)電電源系統(tǒng)能為車載用電設(shè)備提供穩(wěn)定的電能，系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要由交流發(fā)電機（帶或不帶增速器）、寬范圍高精度逆變電源、功率補償單元和電控顯示單元等四部分構(gòu)成。其中，交流發(fā)電機將車輛發(fā)動機輸出的動力轉(zhuǎn)換為交流電。（增速器用于對發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)速進行增

7、速，以保證車輛行駛或怠速時，交流發(fā)電機均能得到持續(xù)穩(wěn)定的動力）；寬范圍高精度逆變電源對發(fā)電機發(fā)出的交流電進行整流逆變、穩(wěn)壓、穩(wěn)頻；功率補償單元保障自發(fā)電電源系統(tǒng)無論是在駐車、行車或發(fā)動機特殊輸出狀態(tài)時，均能可靠地向車載用電設(shè)備提供持續(xù)而穩(wěn)定的電能；電控顯示單元對發(fā)電機發(fā)出的交流信號、寬范圍高精度逆變電源工作狀態(tài)、功率補償單元工作狀態(tài)的各種數(shù)據(jù)實時采集顯示。高效汽車行車不間斷自發(fā)電電源系統(tǒng)的構(gòu)成如圖1所示：圖1 高效汽車行車不間斷自發(fā)電電源系統(tǒng)構(gòu)成框圖2.2系統(tǒng)的性能及輸出指標(biāo)高效汽車行車不間斷自發(fā)電電源系統(tǒng)是一種適合各種機動車輛使用的新型電源系統(tǒng)，能夠為各種機動車輛的控制、定位、通信、多媒體、

8、網(wǎng)絡(luò)等多種用電設(shè)備提供穩(wěn)定的電能。系統(tǒng)可以實現(xiàn)預(yù)報警和自動封鎖停止工作，具有自我保護功能；并可以通過彩色顯示屏對發(fā)電機轉(zhuǎn)速、電壓、電流顯示，功率補償單元電壓、電流顯示，系統(tǒng)輸出電壓、頻率、電流、功率因數(shù)等電氣參數(shù)進行顯示、分析和回放，司乘人員均能方便地觀察自發(fā)電電源系統(tǒng)的運行狀況。精久高效汽車行車不間斷自發(fā)電電源系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)如表1所示。表1 主要技術(shù)指標(biāo)項 目技術(shù)指標(biāo)輸入發(fā)電機電壓100800V（線電壓）發(fā)電機頻率40700Hz輸出直流電壓DC 12V/24V交流供電制式交流（單相/三相）電壓400V（線電壓）/230V（相電壓）頻率50Hz（可根據(jù)用戶要求設(shè)定）波形標(biāo)準正弦波額定功率因

9、數(shù)0.8穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率±%穩(wěn)態(tài)頻率調(diào)整率±0.1%瞬態(tài)電壓調(diào)整率±10%瞬態(tài)頻率調(diào)整率±5%電壓波動率±1%頻率波動率±0.5%電壓穩(wěn)定時間0.5s頻率穩(wěn)定時間0.5s電壓波形正弦畸變率1%3 系統(tǒng)選型3.1車型的選擇車型的選擇主要取決于選擇安裝的自發(fā)電電源系統(tǒng)是駐車發(fā)電還是行車發(fā)電，以及電源系統(tǒng)功率的大小，來選擇車輛的取力方式和運行狀態(tài)。根據(jù)目前車輛的取力方式分為兩種取力形式：一種是全功率取力（比如用斷軸取力器）。全功率取力是指車輛在停止?fàn)顟B(tài)下，在變速箱一軸上取力，發(fā)電功率可達到6kW16kW(20kW75kW)以上的發(fā)電系統(tǒng)。另一

10、種是非全功率取力（比如用側(cè)取力器、夾心取力器）。非全功率取力是指車輛在行駛時也可以工作，但在行車作業(yè)時取得的并不是發(fā)動機的全部輸出功率，一般視車輛的發(fā)動機功率和安裝位置而定，主要應(yīng)用于16kW以下的發(fā)電系統(tǒng)。根據(jù)車輛的運行狀態(tài)可以分為駐車供電形式和行車不間斷供電形式：1、駐車自發(fā)電電源系統(tǒng)形式能夠滿足車輛在駐車狀態(tài)下車載用電設(shè)備對電能的要求，該種形式的取力方式可以有多種形式，如全功率取力、皮帶取力、斷軸取力、夾心取力、側(cè)取力等。發(fā)動機在怠速狀態(tài)下通過電調(diào)油門穩(wěn)定在一定轉(zhuǎn)速范圍，通過取力、傳動裝置驅(qū)動自發(fā)電電源系統(tǒng)的發(fā)電單元，從而實現(xiàn)電能的輸出。2、行車自發(fā)電電源系統(tǒng)形式能夠滿足車輛在行駛狀態(tài)下

11、車載用電設(shè)備對電能要求。該形式的系統(tǒng)取力方式一般只能采取發(fā)動機前取力、側(cè)取力、夾心取力的形式，即取力裝置不受車輛離合的控制，發(fā)動機一經(jīng)啟動取力裝置就開始運轉(zhuǎn)，并將動力通過傳動裝置傳遞到交流發(fā)電機，從而實現(xiàn)自發(fā)電系統(tǒng)的輸出。圖2 自發(fā)電電源系統(tǒng)安裝解決方案 總成選型還要根據(jù)整車用電量計算結(jié)果進行確定?？偝蛇x型主要采用兩種方案：一是發(fā)動機前端取力，通過皮帶傳遞動力，主要有更換原車的硅整流發(fā)電機或加裝交流發(fā)電機兩種方式。該系統(tǒng)主要由交流發(fā)電機（不帶增速器）、寬范圍高精度逆變電源、功率補償單元和電控顯示單元等部分組成，適用于中小型越野車等機動車輛，該類車輛配裝的交流發(fā)電機的功率一般在2kW6kW，由于

12、體積和空間的原因，且多選用體積小、高功率密度發(fā)電機；二是發(fā)動機后端取力，通過傳動軸傳遞動力，主要由交流發(fā)電機（帶或不帶增速器）、寬范圍高精度逆變電源、功率補償單元和電控顯示單元等部分組成，適用于大型或重型越野車等機動車輛，該類車輛配裝的交流發(fā)電機的功率范圍比較寬，一般在3kW16kW（20kW75kW），由于體積和空間比較寬松，用戶可根據(jù)系統(tǒng)位置和空間而定，既可選用體積小、高功率密度的發(fā)電機。又可選用價廉質(zhì)好而體積稍大的常規(guī)電勵磁發(fā)電機。3.2車輛用電負荷圖的確定車輛用電負荷圖是進行交流發(fā)電機設(shè)計的重要依據(jù)之一，車輛配置的所有用電設(shè)備一般不會在同一時間全部投入工作，用電設(shè)備的工作時間長短，取決

13、于季節(jié)和環(huán)境的變化。通常以電器設(shè)備使用頻度系數(shù)概念來分析計算整車的用電量，其計算公式如下： （1）其中, 為等效電流；為第i個用電設(shè)備所對應(yīng)的使用頻度系數(shù)；為第i個用電設(shè)備的電流。車輛電器設(shè)備通過使用頻度系數(shù)來表示車用電器設(shè)備在不同的季節(jié)和環(huán)境等情況下的使用頻度，根據(jù)車用電器設(shè)備的使用頻率系數(shù)和額定電流，可統(tǒng)計計算出整車用電量。表2以越野車改裝為例，列出了整車電氣系統(tǒng)常用電器設(shè)備的額定電流及使用頻度系數(shù)。表2 越野車常用電器設(shè)備的額定電流及使用頻度系數(shù)類型電氣設(shè)備額定電流（A）使用頻率系數(shù)等效電流（A）正常夏天/冬天連續(xù)工作點火系統(tǒng)7.001.007.00組合儀表2.001.002.00水箱風(fēng)

14、扇12.000.500.75/0.256+9.00/3.00行駛系統(tǒng)6.001.006.00蓄電池充電5.001.005.00短時工作轉(zhuǎn)向燈7.000.100.70制動燈3.500.752.63夜間燈1.701.001.70近光燈9.201.009.20遠光燈10.000.404.00前霧燈9.200.302.76后霧燈1.750.300.53倒車燈1.750.050.09信號喇叭8.000.100.80雨刮器2.500.40/0.201/0.50隨機工作車內(nèi)燈2.000.100.20電動門窗24.000.102.40電動噴水2.000.100.20空調(diào)壓縮機4.100.65鼓風(fēng)機25.001

15、.00/1.0025.00/25.00ABS控制60.000.053.00收音機1.600.901.44由表2可統(tǒng)計得出不同季節(jié)和環(huán)境下的整車用電量，這只是越野車原車的基本用電量。車載用電設(shè)備的用電量，才是高效汽車行車不間斷自發(fā)電電源系統(tǒng)的主要設(shè)計依據(jù)。3.3 交流發(fā)電機的選型3.3.1發(fā)電機類型的選擇交流發(fā)電機是高效汽車行車不間斷自發(fā)電電源系統(tǒng)中電能的來源，主要依據(jù)車輛安裝空間的大小、使用功率和電氣控制單元的指標(biāo)要求而定。目前用于高效汽車行車不間斷自發(fā)電電源系統(tǒng)的交流發(fā)電機主要采用兩種類型：一種是體積小、高功率密度的發(fā)電機（如稀土永磁發(fā)電機和Fe-Co合金電勵磁發(fā)電機），另一種是Fe-Si合

16、金電勵磁發(fā)電機。稀土永磁發(fā)電機是一種由經(jīng)過磁化處理的永磁體產(chǎn)生磁場的電磁裝置。稀土永磁發(fā)電機最大優(yōu)勢是它的高效高功率密度，主要表現(xiàn)在：（1）取消了勵磁系統(tǒng)的損耗，提高了效率。（2）取消了勵磁繞組和勵磁電源，結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠。（3）稀土永磁電機結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕。（4）電機的尺寸和形狀靈活多樣。一般小型車輛采用兩種方式，一種由于車輛空間小，底盤下安裝不便等原因，采用體積小、高功率密度發(fā)電機（稀土永磁發(fā)電機或Fe-Co合金電勵磁發(fā)電機）替代原車硅整流發(fā)電機的改裝方案。這種方式只是替換了發(fā)電機，其它部位不受任何影響，整車性能也不會受影響。由于發(fā)電機高效高功率密度特點，我們安裝的發(fā)電機的功率容

17、量一般是原車硅整流發(fā)電機功率容量的兩倍以上。另一種方式為加裝，即不更換原車硅整流發(fā)電機，利用車輛空間加裝發(fā)電機。稀土永磁發(fā)電機的不足之處是采用的永磁材料長時間使用可能會產(chǎn)生退磁和調(diào)磁困難等問題，低轉(zhuǎn)速長期工作可能會影響輸出的穩(wěn)定。電勵磁發(fā)電機是一種在電機繞組內(nèi)通以電流來產(chǎn)生磁場的電磁裝置。無論是轉(zhuǎn)速變化或負載變化，均可通過改變勵磁繞組電流調(diào)節(jié)氣隙磁場強度，從而實現(xiàn)輸出電壓穩(wěn)定。另外，電勵磁發(fā)電機具有可控性，可通過斷開勵磁回路有效滅磁，實現(xiàn)電機系統(tǒng)的短路和故障保護。長期以來因電勵磁發(fā)電機可靠性高、輸出穩(wěn)定性好和性價比高，一直得到市場的青睞。但常規(guī)電勵磁發(fā)電機由于磁性材料品質(zhì)的影響加之勵磁繞組和相

18、關(guān)部件的存在使得電機體積相對較大，難以實現(xiàn)高功率密度。近年來，在我國科技工作者的努力下，一種Fe-Co（1J22）軟磁合金材料在我國航空航天領(lǐng)域開始應(yīng)用，使電勵磁發(fā)電機在體積小、重量輕、低噪聲和高功率密度等性能方面提高了一大步，推動了我國航空航天事業(yè)的發(fā)展。我公司在該材料應(yīng)用方面也做出了嘗試，已生產(chǎn)出兩臺樣機，實驗證明使用該材料制作的電勵磁發(fā)電機比常規(guī)采用Fe-Si合金制作的電勵磁發(fā)電機的輸出功率提高了30%，并且其他多項性能指標(biāo)都等同于或優(yōu)于永磁發(fā)電機。對于大型或重型越野車等發(fā)電機的選型，我們考慮到安裝方式和底盤空間比較大等特點一般建議選用Fe-Si合金電勵磁發(fā)電機。3.3.2發(fā)電機輸出功率

19、的選擇考慮到保證用電設(shè)備供給、提高電源系統(tǒng)的經(jīng)濟性和發(fā)動機動力性，發(fā)電機輸出功率的選擇應(yīng)以保證車輛行駛時正常用電量、蓄電池所需要的充電量以及車載特殊用電設(shè)備用電量為基礎(chǔ)。在極限高峰時段時，允許蓄電池向用電設(shè)備提供一定量的放電電流，這也是選擇發(fā)電機輸出功率所必需的原則之一，因此，電氣系統(tǒng)負荷圖是選擇車輛發(fā)電機功率等級的參考依據(jù)之一。在整車概念定義階段，車型總布置工程師選定整車所裝配的動力總成，電氣設(shè)計工程師將以此為依據(jù)來選擇高效汽車行車不間斷自發(fā)電電源系統(tǒng)的發(fā)電機類型及其輸出功率等級。首先，根據(jù)車輛發(fā)動機機艙總布置的三維空間安裝要求或車架部分取力器后部的三維空間安裝要求，設(shè)計檢查所選擇的發(fā)電機外

20、形，并驗算其供電量是否滿足整車的用電需要。在車輛行駛中，發(fā)電機的轉(zhuǎn)速與車速及汽車檔位有關(guān)，隨著車速和檔位的變化，發(fā)電機的轉(zhuǎn)速也作變化，其實際輸出特性也相應(yīng)地改變。這是高效汽車行車不間斷自發(fā)電電源系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計的難點。車輛發(fā)電機的選擇包含了輸出功率選擇和傳動比匹配選擇，在設(shè)計中選擇發(fā)電機不僅要考慮到輸出功率能否滿足整車用電設(shè)備的要求，還要考慮發(fā)電機傳動比的有機配合。因此，針對不同車型的不同使用環(huán)境要求，可計算并判斷二者間的相互關(guān)系。交流發(fā)電機轉(zhuǎn)速與車速的關(guān)系，可由下面的公式表示： （2）其中，為發(fā)電機的轉(zhuǎn)速（r/min）；為車速(km/h)； 為驅(qū)動橋速比；為變速器速比；為增速器速比；為驅(qū)動輪滾動

21、半徑（m）。設(shè)計時可根據(jù)整車給定的參數(shù)，列出不同車速時所對應(yīng)的發(fā)電機工作轉(zhuǎn)速，并按照發(fā)電機的輸出特性曲線和負載特性等，計算出車輛行駛時，車輛車速、發(fā)電機轉(zhuǎn)速、發(fā)電機輸出電壓的對應(yīng)情況，分析發(fā)電機輸出功率能否滿足用電設(shè)備的要求。圖3 交流發(fā)電機輸出電壓與轉(zhuǎn)速關(guān)系曲線3.4 寬范圍高精度逆變電源寬范圍高精度逆變電源是高效汽車行車不間斷自發(fā)電電源系統(tǒng)的主要部分，主要實現(xiàn)整流濾波、調(diào)控、逆變等功能，其主要原理框圖如圖4所示:圖4 寬范圍高精度逆變電源原理框圖寬范圍高精度逆變電源采用山東精久科技有限公司具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國家發(fā)明專利技術(shù)“一種寬范圍輸入電壓高精度自動穩(wěn)壓輸出電路”，輸入適應(yīng)性強（輸入電壓

22、AC100800V，頻率40Hz700Hz均能正常工作）；采用SPWM正弦脈寬調(diào)制技術(shù)及IGBT電力逆變等模塊化結(jié)構(gòu)，體積小、重量輕、輸出電壓穩(wěn)定、負載適應(yīng)性強；具有過壓、欠壓、過流、過載、過熱、短路等保護功能，性能穩(wěn)定，質(zhì)量可靠。3.5功率補償單元功率補償單元主要解決汽車變速過程中，發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于怠速到一定程度，發(fā)電機取力有可能暫時中斷造成的變流控制器輸入暫時中斷并停止輸出的問題，功率補償單元的主電路結(jié)構(gòu)如圖5所示：圖5 功率補償單元電路結(jié)構(gòu)圖功率補償單元的電路主要包括：1、輸入控制單元主要由兩路構(gòu)成，一路由變流控制器輸出直流電壓，另一路由交流市電通過整流濾波轉(zhuǎn)成直流電，當(dāng)輸入電路滿足其中一

23、路時，補償電路就可以正常工作。2、升/降壓穩(wěn)壓電路升/降壓穩(wěn)壓電路由控制電路、功率IGBT模塊、IGBT驅(qū)動電路和濾波電感、電容組成。該穩(wěn)壓電路采用典型Buck/Boost(降/升壓)電路將輸入的寬范圍的、變化的電壓，轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的直流電壓。3、充電、檢測、保護等電路充電電路可以實現(xiàn)恒壓、恒流充電，通過相關(guān)電路實現(xiàn)變流控制器的輸出功率和充電電路的總功率等于額定總功率，這樣可以合理有效的利用發(fā)電機的輸出功率，即充電電流與變流控制器的負載成一定的反比關(guān)系。蓄電池為多組串聯(lián)方式，長期使用后各節(jié)電池會有差異，長期處于浮充狀態(tài)可能會導(dǎo)致某節(jié)電池發(fā)熱存在一定的安全隱患，因此，充電電路采用智能自動控制，根據(jù)電

24、壓的大小控制充電的通斷。檢測電路主要是檢測能量儲存器的電壓和電流，自動控制能量儲存器的充電，再一個就是檢測變流控制器的負載電流，并根據(jù)變流控制器的輸出負載來調(diào)節(jié)能量儲存器充電的功率。4、能量儲存器能量儲存器現(xiàn)有兩種不同方案。方案1：采用蓄電池的方式，具有電壓穩(wěn)定、價格便宜等優(yōu)點，具有比能低、使用壽命短、體積大、笨重等缺點。方案2：采用超級電容模組的方式，具有功率密度高、充放電時間短、循環(huán)壽命長、工作溫度范圍寬等優(yōu)點；充電速度快，充電10秒10分鐘可達到其額定容量的95%以上；循環(huán)使用壽命長，深度充放電循環(huán)使用次數(shù)可達150萬次，沒有“記憶效應(yīng)”；大電流放電能力超強，能量轉(zhuǎn)換效率高，過程損失小，

25、大電流能量循環(huán)效率90%；功率密度高，可達300W/KG5000W/KG,相當(dāng)于蓄電池的510倍；超級電容原材料構(gòu)成、生產(chǎn)、使用、儲存以及拆解過程均沒有污染，是理想的綠色環(huán)保電源；充放電線路簡單，無需充電電池那樣的充電電路，安全系數(shù)高，長期使用免維護；超低溫特性好，溫度范圍寬，可達-40+70。3.6電控顯示單元顯示控制單元主要對于車載自發(fā)電電源系統(tǒng)的各組成單元的工作狀態(tài)進行全面的檢測和顯示，并可以對系統(tǒng)進行相關(guān)的控制。通過對發(fā)電機輸出電量的分析得到發(fā)電機的工作狀態(tài)，并對電氣量實時顯示，對發(fā)電機的轉(zhuǎn)速進行實時顯示。通過對控制器內(nèi)各電量的分析得到控制器的工作狀態(tài)，并對控制器的工作狀態(tài)及電氣量進行

26、實時顯示，可以實現(xiàn)控制器工作的遠程控制。通過對補償單元各電量的分析得到補償單元的工作狀態(tài)，并對補償單元的工作狀態(tài)及電氣量進行實時顯示。圖6 顯示屏圖示顯示控制單元采用分體式設(shè)計的方案，對于電氣量的采樣集成在控制器內(nèi)部，顯示部分采用環(huán)境適應(yīng)性強的彩色觸摸屏單元進行各單元的狀態(tài)顯示及控制器的工作控制。表3 顯示屏顯示指標(biāo)模塊參數(shù)名稱正常值表盤最大值發(fā)電機發(fā)電機輸出電壓100700V720V發(fā)電機輸出電流030A36A發(fā)電機工作轉(zhuǎn)速180012000r/min15000r/min控制器控制器輸出電壓150250V300V控制器輸出電流015A20A控制器輸出頻率50Hz(45至55)60Hz補償模塊

27、補償模塊蓄電池電壓80120V120V補償模塊蓄電池電流030A36A顯示與分析單元主要用于對系統(tǒng)的輸出電壓、電流、頻率等性能指標(biāo)進行數(shù)據(jù)分析、存儲和顯示，為用戶提供直觀良好的人機界面。保護單元在系統(tǒng)發(fā)生故障時，能通過聲光等進行報警。顯控部分還可以根據(jù)客戶車輛的需要增加對用電負載的開、關(guān)控制。如冷藏運輸車，冷藏箱內(nèi)的溫度顯示在顯示屏上，實現(xiàn)實時監(jiān)控。駕駛員可以通過顯示屏上的觸摸開關(guān)及時控制冷藏箱內(nèi)的溫度，達到理想的使用效果。4 系統(tǒng)應(yīng)用、試驗分析與改進4.1系統(tǒng)應(yīng)用采用山東精久科技有限公司自主研發(fā)和生產(chǎn)的精久牌高效汽車行車不間斷自發(fā)電電源系統(tǒng)，對獵豹車進行改裝和試驗。采取的措施如下：用體積小、

28、高功率密度發(fā)電機替換硅整流發(fā)電機，配備寬范圍高精度逆變電源、功率補償單元和電控顯示單元等；在不同路況和條件下，對改裝后的越野車進行試驗，實車測試高效汽車行車不間斷自發(fā)電電源系統(tǒng)對車載125W短波無線電臺等用電設(shè)備的供電效果。4.2試驗分析與改進 系統(tǒng)試驗平臺由一臺獵豹越野車和一套精久牌3kVA高效汽車行車不間斷自發(fā)電電源系統(tǒng)組成，如圖7所示： 圖7 系統(tǒng)性能試驗平臺性能試驗主要是通過測量越野車在不同路況和不同行駛狀態(tài)下高效汽車行車不間斷自發(fā)電電源系統(tǒng)的輸入和輸出特性，來檢驗和評價系統(tǒng)的技術(shù)性能，并根據(jù)試驗數(shù)據(jù)對系統(tǒng)做進一步分析、升級和改進。實際外場測量得到交流發(fā)電機與高效汽車行車不間斷自發(fā)電電

29、源系統(tǒng)的輸出電壓和輸出頻率實測結(jié)果如圖8和圖9所示。圖8 交流發(fā)電機與電源輸出電壓實測曲線圖9 交流發(fā)電機與電源輸出頻率實測曲線由圖8和圖9可以看出，車輛在低于怠速等特殊情況下會影響到交流發(fā)電機的輸出，進而影響車載用電設(shè)備的正常工作，此時功率補償單元及時給予電能補償，從而保證車載用電設(shè)備的使用。高效汽車行車不間斷自發(fā)電電源系統(tǒng)的電磁兼容性對車載設(shè)備的性能影響很大。通過精久公司電磁屏蔽室和傳導(dǎo)干擾測試系統(tǒng)對系統(tǒng)進行CE102傳導(dǎo)干擾測試，所得的結(jié)果如圖10所示。圖10 未加電磁屏蔽措施的自發(fā)電源系統(tǒng)CE102測試曲線從圖中可以看出，改裝后的獵豹車高效汽車行車不間斷自發(fā)電電源系統(tǒng)輸出電能中，主要存

30、在的干擾信號集中在40k至10M的頻率范圍內(nèi)，能夠?qū)@一頻譜范圍內(nèi)工作的電子設(shè)備造成干擾，根據(jù)要求采取針對性的措施對超標(biāo)信號進行抑制。圖11 采取電磁屏蔽措施的自發(fā)電源系統(tǒng)CE102測試曲線從“圖11 采取電磁屏蔽措施的自發(fā)電源系統(tǒng)CE102測試曲線”可以看出，通過對寬范圍高精度逆變電源進行電磁屏蔽后，完全可以滿足GJB151A的電磁兼容的要求。4.3 系統(tǒng)主要優(yōu)點由上述試驗結(jié)果與分析可以看出，高效汽車行車不間斷自發(fā)電電源系統(tǒng)有以下主要優(yōu)點： （1）輸入適應(yīng)性好。高效汽車行車不間斷自發(fā)電電源系統(tǒng)在車輛怠速至最高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)均能正常工作，并能輸出直流電和正弦交流電，其輸出電壓和頻率不會受到車輛發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化的影響。（2）輸出性能穩(wěn)定可靠。高效汽車行車不間斷自發(fā)電電源系統(tǒng)采用微處理器等為核