重卡商用车电平衡测试研究

钱宝存，张顺义

（徐州徐工汽车制造有限公司，江苏 徐州 221112）

为满足汽车舒适性、安全性、功能多样性的需求，汽车上装配电子电气部件越来越多。整车电气系统在汽车总成本中所占比重也越来越大，而且基于对车辆性能的要求，整车对电气系统可靠性的要求也越来越严格。面对目前复杂的整车电气环境，亟需一套基于整车级的电气系统评价体系来评估电气系统的性能，整车电性能测试则提供了这样一种标准可靠的评价标准。

整车电性能测试包括低压电气系统测试以及高压电气系统测试，全面系统地覆盖了整车电气系统的各个方面。通过电性能测试，可以获得整车环境下高低压电气系统的电气参数，通过对电气参数的分析，一方面可以评估电气设计的合理性，另一方面可以评估车辆的安全性、经济型以及适用性，提升车辆电气系统性能水平。

1 电平衡测试综述

整车电平衡指车辆发电机、蓄电池、电气负载这三者在特性时间、特定工况下电量产生与消耗的动态平衡状态，是评价整车电气性能的重要指标[1]。电性能测试涵盖整车系统测试的很多方面，而整车电平衡测试是其中重要测试项之一，对评价整车电气系统性能高低有重要意义。通过整车电平衡测试，可获得整车电气负载、发电机和蓄电池之间的充放电工作特性，同时获得车辆在不同工况下各电气负载的电量分配信息。通过道路测试，获得整车电气负载的动态电气参数，为整车电平衡设计的评估提供数据支撑。同时通过一系列的数据分析处理，获得优化提升方案，有利于产品的成本优化和性能提升。

2 电平衡测试

2.1 测试内容与方法

电平衡测试一般通过以下两种方式开展，一是在环境仓内进行测试，另一种是实际路况跑车测试。环境仓内测试一般适用于乘用车，而鉴于重卡商用车特殊的使用场景，一般采用第2种方式。实际路况为车辆提供真实的路况信息，测试结果更真实可靠，测试结果可以真实反映车辆的电平衡状态。但由于电平衡测试需要的外部测试环境较难设定，往往需要条件满足时进行测试，测试周期一般较长。

实车电平衡测试工况较多，一般采用怠速工况、郊区道路工况以及高速道路工况。因实际测试环境受限，只限定夏季和冬季两种气候条件，环境温度以实际测试为准[2]。

测试设备包括：电脑、电流测量模块、电压测量模块、温度测量模块、霍尔传感器、MINI型分流计、慢熔型分流计、高精度电流钳、热电偶以及连接线缆等辅材。

在进行工况测试时，需要对不同电气负载进行开启关闭，以达到电平衡测试要求。根据整车电气负载的不同工作特性将负载工作制分为：连续工作制负载、长时间工作制负载、短时或随机工作制负载[3]。以高速和郊区工况为例，实车测试根据表1进行电气负载的操作。

表1 电气负载开启列表

测试参数包括：蓄电池电流及电压、发电机电流及电压、大功率负载电流及电压、关键位置温度、总线信号等。测试原理参照图1所示。

图1 电平衡测试原理图

2.2 实车测试

以某款燃油重卡为试验样车进行实车电平衡测试。按照表2进行蓄电池配置信息确定，相关参数可根据实际试验要求增减。按照表3进行发电机配置信息确定，相关参数可根据实际试验要求增减。

表2 蓄电池配置信息表

表3 发电机配置信息表

为判断蓄电池在各工况下是充电还是放电状态，还需提前对蓄电池进行相关处理。

详细测试步骤如下。

1）步骤1：功能点检。对车辆用电负载进行功能检视，确保车辆电气系统正常运行。

2）步骤2：设备检查。确定试验设备数量与试验耗材，确保相关传感器、电流电压模块、电流钳、电脑数据采集程序等能够正常工作。

3）步骤3：电平衡测试监控点确定。根据电平衡测试原理图确定测试点位置。

4）步骤4：传感器布置。按电平衡测试原理图和确定的测试监控点，将分流计分别与蓄电池正负两极、发电机正负极、大功率负载正负两极相连，连接时注意探针极性；将电流传感器分别接入到蓄电池正负两极、发电机正极、大功率负载正极。

5）步骤5：温度检测点位置确定。根据车辆热场图确定驾驶室和底盘的高温监测点，并将热电偶接入到相应位置。

6）步骤6：网络监测。使用网络设备监测网络状态。

7）步骤7：电平衡测试。根据测试矩阵进行相关电平衡测试。

2.3 测试结果分析

以冬季高速和郊区工况为例，对电平衡测试结果进行分析。冬季高速的蓄电池电流和电压测试图见图2、图3。

图2 蓄电池电流测试图

图3 蓄电池电压测试图

分别对蓄电池、发电机在冬季高速和冬季郊区的测试数据进行整理，结果见表4。

表4 测试部件电气参数信息表

根据被测车型蓄电池接线情况，布置的蓄电池正极、蓄电池负极电流传感器所采集数据，均表征蓄电池回路电流；当蓄电池放电时，蓄电池正极及负极电流传感器监测值为正；当蓄电池充电时，蓄电池正极及负极电流传感器监测值为负。

冬季高速工况下，发电机平均发电电流30.619A，蓄电池平均充电电流9.399A。发电机平均电压28.7734V，蓄电池平均电压28.4090V。根据测试数据知，测试过程中蓄电池正常充电，发电机产生的电能能够满足在此工况下已开启的电气负载的电能消耗。由此可以得出，冬季高速工况下，此款车辆的发电机、蓄电池和已开启的电气负载达到了动态平衡状态。

冬季郊区工况下，发电机平均发电电流23.445A，蓄电池平均充电电流4.942A。发电机平均电压28.7071V，蓄电池平均电压28.4236V。根据测试数据可知测试过程中蓄电池正常充电，发电机产生的电能能够满足在此工况下已开启的电气负载的电能消耗。由此可以得出，冬季郊区工况下，此款车辆的发电机、蓄电池和已开启的电气负载达到了动态平衡状态。

综合以上分析，该款燃油重卡车型的电平衡满足设计要求。

3 结束语

本文介绍了电平衡测试作为一项必不可少的电性能评价指标对整车电气系统的重要意义。同时详细介绍了电性能的测试内容和方法，通过具体的项目给出了某款重卡车型的电平衡测试结果，并对测试结果进行分析，通过分析结果对电平衡设计的合理性进行评价。本文的测试方法与评价指标为电平衡设计提供了重要参考，有利于重卡商用车电平衡的精细化设计和电平衡设计水平的提升。