別克世紀(jì)3.0轎車蓄電池供電能力試驗(yàn)研究

潘正軍

摘要：汽車上有蓄電池和發(fā)電機(jī)兩個(gè)電源。其功能是保證汽車各用電設(shè)備在不同工況下都能正常工作。本文以蓄電池供電能力實(shí)驗(yàn)研究為課題，針對(duì)別克世紀(jì)3.0轎車，在實(shí)驗(yàn)中利用蓄電池檢測儀、萬用表等工具完成了蓄電池充放電實(shí)驗(yàn)和應(yīng)急救援實(shí)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：蓄電池;供電能力;應(yīng)急救援

1 ?蓄電池的功用和分類

車用蓄電池一般具有起動(dòng)供電、怠速供電、過載供電、儲(chǔ)存電能和充當(dāng)電容的作用。

蓄電池根據(jù)電解液酸堿性的不同可以分為堿性蓄電池和酸性蓄電池兩種。車用蓄電池一般為起動(dòng)型鉛酸蓄電池，電解液是稀硫酸水溶液。根據(jù)加工工藝的不同，汽車用鉛酸蓄電池還分為普通型﹑干荷電型﹑濕荷電型和免維護(hù)型等。別克轎車蓄電池一般為濕荷電型蓄電池。

2 ?別克轎車用電設(shè)備綜合分析

2.1 別克3.0轎車電源部分電路圖分析

轎車發(fā)電機(jī)的作用是提供操作車輛電氣系統(tǒng)的電壓，并給蓄電池充電。電流流過轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁場，當(dāng)轉(zhuǎn)子由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)磁場轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁力線，在定子繞組中產(chǎn)生交流電壓，交流電壓由橋式整流器轉(zhuǎn)換為直流電，由蓄電池端子供給電氣系統(tǒng)和蓄電池充電。發(fā)電機(jī)數(shù)字調(diào)節(jié)器采用數(shù)字技術(shù)，供給轉(zhuǎn)子電流，從而控制輸出電壓，轉(zhuǎn)子電流與數(shù)字調(diào)節(jié)器所提供的電脈沖寬度成比例。當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)置于 RUN運(yùn)行位置，動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊PCM提供電壓給端子L，從而開啟數(shù)字調(diào)節(jié)器。窄脈沖寬度供給轉(zhuǎn)子，產(chǎn)生一個(gè)弱磁場，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，數(shù)字調(diào)節(jié)器通過檢測定子的交流電壓（通過內(nèi)部導(dǎo)線），傳感發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。一旦發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，數(shù)字調(diào)節(jié)器則通過控制脈沖寬度來改變磁場電流，這樣就可調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出電壓，為蓄電池適當(dāng)充電，使電氣系統(tǒng)正常操作。電壓一直通過電路2740從發(fā)動(dòng)機(jī)罩下附件導(dǎo)線接線盒中保險(xiǎn)18供給發(fā)電機(jī)端子S，這種方法可以更好地測量系統(tǒng)工作電壓。動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)控制模塊PCM也通過23電路使用F端子，監(jiān)測發(fā)電機(jī)工作情況。動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊PCM控制帶固態(tài)燈驅(qū)動(dòng)器的充電指示燈，當(dāng)燈驅(qū)動(dòng)器檢測到一個(gè)或者所有的下述情形就變亮：當(dāng)檢測到低電壓（低于11.2V）;當(dāng)檢測到高電壓（高于16.5V）;當(dāng)檢測到發(fā)電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。（圖1）

2.2 別克轎車整車用電設(shè)備概況

汽車上用電設(shè)備數(shù)量很多，大致可以分為以下幾種：

①啟動(dòng)系：由起動(dòng)機(jī)及控制電路組成，作用是啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。它由蓄電池供電，將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。完成啟動(dòng)任務(wù)后，立即停止工作。主要包括啟動(dòng)電機(jī)，啟動(dòng)繼電器，左冷卻風(fēng)扇，右冷卻風(fēng)扇。

②點(diǎn)火系：點(diǎn)燃?xì)飧變?nèi)被壓縮的可燃混合氣。它是汽油機(jī)不可缺少的部分，其功能是按發(fā)動(dòng)機(jī)其功能是按發(fā)動(dòng)機(jī)工作順序產(chǎn)生高壓電并通過火花塞跳火，保證適時(shí)、準(zhǔn)確地點(diǎn)燃?xì)飧變?nèi)的可燃混合氣。有傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)及電子點(diǎn)火系統(tǒng)之分。而別克轎車大都使用電子點(diǎn)火系統(tǒng)。主要包括點(diǎn)火開關(guān)，點(diǎn)火線圈，噴油器，分電器。

③照明及信號(hào)：包括車內(nèi)和車外的照明燈具，如近光燈、遠(yuǎn)光燈、轉(zhuǎn)向燈、霧燈、剎車燈、倒車燈等。確保車內(nèi)外一定范圍內(nèi)合適的照度及車輛夜間行駛的必要的照明。信號(hào)裝置：包括電喇叭、閃光器、蜂鳴器及各種信號(hào)燈，主要用來提供安全行車所必要的信號(hào)。

④儀表、報(bào)警及顯示裝置：用來監(jiān)視汽車內(nèi)的各種工況。主要包括：電流表、電壓表、水溫表、車速里程表、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表、各種報(bào)警燈（電子顯示裝置等）。

⑤舒適與安全裝置：為駕駛員提供良好的工作條件和舒適的乘坐環(huán)境。主要包括：電動(dòng)車窗、空調(diào)裝置、音響設(shè)備、衛(wèi)星導(dǎo)航和定位系統(tǒng)及防盜裝置點(diǎn)煙器，雨刮電機(jī)，雨刮噴水電機(jī)，電子巡航系統(tǒng)，ABS泵。

3 ?別克轎車蓄電池供電能力實(shí)驗(yàn)研究

3.1 電源系統(tǒng)的供電結(jié)構(gòu)

在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)蓄電池向起動(dòng)機(jī)及點(diǎn)火系統(tǒng)等提供電能，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)向用電設(shè)備提供電能，并向蓄電池充電。汽車全車的用電設(shè)備全部采用并聯(lián)連接;單線制即從電源到用電設(shè)備使用一根導(dǎo)線連接，而另一根導(dǎo)線則用汽車車體或發(fā)動(dòng)機(jī)體的金屬部分代替，稱為“負(fù)極搭鐵”。單線制可節(jié)省導(dǎo)線，使線路簡化、清晰，便于安裝與檢測。

3.2 蓄電池充放電實(shí)驗(yàn)研究數(shù)據(jù)分析

本實(shí)驗(yàn)的對(duì)象是別克世紀(jì)3.0，實(shí)驗(yàn)設(shè)備是蓄電池檢測儀，檢測蓄電池在充電過程中的一些參數(shù)信息。首先是蓄電池充電實(shí)驗(yàn)過程如下：

①測試條件：確保汽車處于熄火狀態(tài)并關(guān)閉車內(nèi)所有電器、汽車電瓶電壓等級(jí)為12V或24V，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前確保實(shí)驗(yàn)所用的蓄電池處于虧電狀態(tài)。

②使用充電機(jī)給蓄電池充電，正極接正極，負(fù)極接負(fù)極，打開充電機(jī)，選擇12V電壓并打開慢充模式，開始給別克的蓄電池充電。

③在充電過程中，蓄電池充電采用蓄電池檢測儀，測試時(shí)間是開始5分鐘一次，中間20分鐘一次，結(jié)尾5分鐘一次，在采集數(shù)據(jù)之前應(yīng)關(guān)閉汽車霧燈并等待3分鐘。

④采集數(shù)據(jù)時(shí)用的是蓄電池檢測儀，在采集數(shù)據(jù)之前應(yīng)切斷充電機(jī)的電源，在等待3分鐘之后，就可以采集數(shù)據(jù)。將蓄電池檢測儀的紅色夾子連接蓄電池的正極，黑色連接蓄電池的負(fù)極，如果蓄電池被識(shí)別狀態(tài)正常，檢測儀將自動(dòng)起動(dòng)并顯示蓄電池的當(dāng)時(shí)的電壓。正常使用時(shí)電源指示燈會(huì)亮，當(dāng)發(fā)現(xiàn)紅色指示燈亮起時(shí)表示蓄電池夾的正負(fù)極接反了。

⑤檢測儀通電后會(huì)直接顯示蓄電池當(dāng)前電壓，根據(jù)轎車蓄電池的規(guī)格選擇12V并按ENTER鍵進(jìn)入主菜單，進(jìn)入主菜單后選擇電池測試，測試的結(jié)果分兩頁顯示，一次為蓄電池的SOC/電量、SOH/實(shí)測容量、IR/蓄電池內(nèi)阻等，然后記錄下蓄電池檢測儀上的參數(shù)信息，之后的每一次采集數(shù)據(jù)都是這樣。

而蓄電池的放電實(shí)驗(yàn)是在蓄電池處于飽和狀態(tài)下進(jìn)行的，實(shí)驗(yàn)前也是要檢測車輛和蓄電池，需要滿足測試條件：確保汽車處于熄火狀態(tài)并關(guān)閉車內(nèi)電器、汽車電瓶電壓等級(jí)為12V或24V。蓄電池放電選擇是打開汽車霧燈，汽車的霧燈電壓為12V，就這樣持續(xù)放電，開始10分鐘一次，中間30分鐘一次，結(jié)尾10分鐘一次，在采集數(shù)據(jù)之前應(yīng)關(guān)閉汽車霧燈并等待3分鐘，一次一次的采集數(shù)據(jù)直到蓄電池虧電。

3.3 別克3.0轎車自然狀態(tài)下發(fā)電機(jī)供電能力實(shí)驗(yàn)研究

根據(jù)別克3.0蓄電池的充電初步得到蓄電池?cái)?shù)據(jù)參數(shù)，數(shù)據(jù)處理得蓄電池充放電的電量與內(nèi)阻和CCA與電量的關(guān)系?？芍谄囂幱谙ɑ馉顟B(tài)時(shí)，隨著給蓄電池充電和放電得出的數(shù)據(jù)表明蓄電池的電量越大，而蓄電池的內(nèi)阻就越小，但內(nèi)阻的變化不大。蓄電池的CCA與蓄電池的電量相關(guān)，電量越小，CCA值就越小。

4 ?蓄電池應(yīng)急救援能力實(shí)驗(yàn)研究

4.1 蓄電池的應(yīng)急救援的目的及意義

隨著車輛的急劇增加，交通擁堵成了家常便飯，汽車在不斷的處在起步和怠速的狀態(tài)當(dāng)中，有一部分汽車由于各種原因熄火以至無法起動(dòng)，其中原因之一就在于蓄電池虧電，導(dǎo)致無論是在高速還是街道，會(huì)時(shí)?？吹綉?yīng)急拖車的場景。通過應(yīng)急啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)觀察：救援與被救援車輛的電源系統(tǒng)的CCA、SOC關(guān)系。

4.2 應(yīng)急救援實(shí)驗(yàn)研究

實(shí)驗(yàn)的對(duì)象是別克3.0和帕薩特1.8T。主要是用別克3.0救援帕薩特1.8T。實(shí)驗(yàn)的主要步驟是：

①本實(shí)驗(yàn)主要是帕薩特1.8T是被救，條件是帕薩特1.8T僅因?yàn)樾铍姵靥濍姸鵁o法起動(dòng)，別克3.0可以正常起動(dòng)。

②連接跨界電纜，必須關(guān)閉兩車輛的點(diǎn)火開關(guān)，電纜正極接正極，負(fù)極接負(fù)極，連接電纜時(shí)，注意電纜不能和發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的旋轉(zhuǎn)零件接觸。

③起動(dòng)別克3.0發(fā)動(dòng)機(jī)，用發(fā)動(dòng)機(jī)綜合分析儀觀察發(fā)電機(jī)的供電。

④緊接著起動(dòng)帕薩特1.8T發(fā)動(dòng)機(jī)，起動(dòng)之后馬上熄火，拆除跨接電纜，等待3分鐘，用蓄電池檢測儀檢測別克3.0蓄電池參數(shù)，這樣反復(fù)實(shí)驗(yàn)直到帕薩特1.8T無法起動(dòng)。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用發(fā)動(dòng)機(jī)綜合分析儀測出別克3.0轎車發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。由實(shí)驗(yàn)可知，慣量小，起動(dòng)阻力矩小。當(dāng)別克3.0電量有5%，電壓11.85V時(shí)，帕薩特1.8T仍然可以起動(dòng)成功。別克3.0的電量還有0%，電壓11.35V時(shí)，帕薩特1.8T無法起動(dòng)，而別克3.0正常起動(dòng)，當(dāng)別克3.0的電量還有0%，電壓11.19V時(shí)，兩個(gè)車子都無法起動(dòng)，當(dāng)別克3.0的電量還有0%，電壓11.78V時(shí)，別克3.0正常起動(dòng)，帕薩特1.8T勉強(qiáng)起動(dòng)。由此看出別克3.0應(yīng)急救援帕薩特1.8T主要靠的是救援車輛的蓄電池的CCA，SOC狀態(tài)。

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