汽车电源系统电压的动态调控的合理设计探索

　　在人们生活水平不断提升的基础上，对各类生活所需的设备设施的功能性和舒适性的有了更高的要求。尤其是对出行工具的功能要求不再局限于基本的行驶性能，对舒适性和娱乐性以及其他拓展功能也有了更高的要求，而这些功能都需要汽车内部的电源系统提供的电能作为支持，这就给电源系统带来了很大的运行压力。一旦电源系统出现电压不稳的现象将对汽车内部的多种功能带来严重影响，为此，要想保证汽车的功能性和舒适性能够满足人们的需求，就必须对汽车电源系统进行合理设计，本文对此展开研究。

　　关键词：汽车电源系统,电压,动态调控

　　为了保证汽车电源系统能够满足人们对汽车功能的需求，我们针对燃油汽车电源系统展开研究，通过对电源系统电压的动态调控来控制输出电压的稳定性，并且保证输出电压功率平衡。汽车电源系统的动态调控是指采用调节脉宽的方式对汽车发电价的励磁线路产生影响，由原本的机械控制转变成数字控制，即实现汽车发电机的智能控制。

　　1汽车供电系统所面临的问题

　　在汽车制造业的技能趋向逐渐与公众需求融合后，汽车附属功能与能源提供区域之间的违和矛盾便逐渐显现。调查显示，无关型号和厂家，市面上明显已有多款汽车均出现了使用附属功能期间电压不稳状态。而当前汽车功能发展明显无法抛弃内部功能娱乐化和多项化，因此制造方有必要在提升车内电压稳定性入手，更新汽车使用的电压向技术手段，以此来稳定行业发展的质量口碑。为了解决以上问题，部分汽车生产厂家借鉴城市供电系统的发电机并网模式来保证输出电压的稳定性，形成双重的控制系统。

　　通过对燃油汽车的电源系统运行现状进行分析之后发现，现阶段燃油汽车的电源系统存在供电不稳的现象，为汽车内部的通信电路和相关设备的功能造成很大影响，在很大程度上影响了用户体验的效果;发电机的功率不足也是燃油汽车电源系统所面临的重点问题，随着汽车内部耗电功能的不断增多，功率不足的问题越来越明显，由此可见，发电机输出电压功率不足的问题是此时汽车生产厂家需要重点解决的关键问题。

　　2发电机输出电压稳定性的设计

　　汽车在行驶的过程中发电机的转速和负载是一个变量，然而车内的用电设备对电压的平稳性要求比较固定的，如何让变量和定值在相互配合下完成工作是汽车发电机输出电压控制体系需要承担的任务。鉴于以上问题，可以在汽车内部安装电压调节器针对发电机的输出电压进行控制，将其控制在用电设备所需电压的范围之内，确保汽车内部功能的稳定性。汽车发动机在动力能源上可以分为柴油机和汽油机，相对来说汽油机的转速要较柴油机广，通常在800~6000r/min范围内，在不同路况中的转速会产生一定变化，一般城市道路中的转速为800~2500r/min，而高速道路的转速范围在4000r/min以上，即便是同类型的汽车发动机和发电机的皮带传动率也会存在一定的差异，通过以往的研究表明传动比率在1.7和3之间，比较常见的数据为2。

　　由于汽车行驶时的转速会受到很多因素的影响，没有特定的数值，而汽车内部的用电设备对电压稳定性的要求较高，为此，需要采取特定的手段对发电机的输出电压进行控制，通常是以调节励磁电流大小来进行。电压调节器在大体上可以分为触电振荡式、晶体管式和集成电路式，在以往的应用过程中可以发现振荡式的电压调节器容易产生触电烧蚀的故障问题并且相对其他调节器来说体积偏大，占据大量的空间，为此，不被采纳。在不断发展的过程中，汽车制造行业引入了现代化技术采用电子电压调节器来控制输出电压。

　　3发电机功率平衡和电压稳定性的动态调控设计

　　就目前汽车制造产业的技术能度而言，短期内支撑汽车附属功能使用的能源种类仍旧会以电能为主。因此本着在研究期限内将技术产值和成本用量完善中和的发展原则，技术方应从电能输送的重要作用物——发电机入手，通过改良其功率效果达成平衡调控。具体方法可分为两类：(1)更换发电机型号，增强功率。(2)以组合形式(并联)加大电机可用功率。

　　3.1汽车双发电机电源系统控制方案

　　通过实际验证可以发现，采用更换大功率发电机的方式存在一定的弊端，更换大功率的发电机就意味着发电机的占地面积要在原有的基础上扩大面积，这时车内的布局就要进行适当的调整方可容纳大功率的发电机，从更换工序方面来说，对车内布局进行改造是一个很大的工程，从投入成本方面来说，更换大功率的发电机本身就会产生一定的资金投入，在对车内布局进行改造时所产生的人工费用也是一笔较大的投入。

　　鉴于以上问题，我们选用双发电机并联的方式来改善发电机输出功率不足的问题，但是仅是简单的并联安装无法形成合理分配功率的体系，很容易产生其中一个发电机超负荷运行，另一个发电机的不操作的问题，针对这个问题，我们有针对性的研究出一套电源控制方案。研究一种基于脉宽调制的发电机控制方法，使发电机输出电压快速平稳达到需求值，并且稳定在需求值抑制自身波动，达到智能电源对发电机的要求。并且将这种脉宽调制的发电机控制方法应用于发电机并联的控制中，结合功率均衡，进行并联发电机组的控制。

　　3.2电压稳定性的动态调控

　　针对发电机输出电压可控和对发电机输出电压波动抑制的要求，将发电机电压调节器改进为利用单片机及相关电路的发电机电压调节器，并且利用脉宽调制的方法来调节发电机励磁电流通断，从而达到发电机电压的可控和波动的抑制。当发电机的电压差变大时，即输出实际电压在远离参考电压时，若占空比增量绝对值较大，采用小免疫调节参数，避免过分调节造成波动;若占空比增量在零附近波动时，采用中等免疫调节参数，加大调节力度。当发电机的电压差变小时，即输出实际电压在接近参考电压时，若占空比增量绝对值较大，采用中等免疫参数，保持调节情况;若占空比增量在零附波动时，采用大免疫调节参数，避免调节过慢。当发电机的电压差在零附近波动时，即输出实际电压已经处于参考电压时，若占空比增量绝对值较大，采用中等免疫参数，保持调节情况;若占空比增量在零附近波动时，采用小免疫调节参数，避免出现错误调节。

　　参考文献

　　[1]沙毅宁,杨殿阁,孔伟伟等.汽车电源系统电压波动抑制脉宽调制法[J].汽车电器,2014(10).

　　[2]邓豹.一种动态电源供电系统的设计实现方法[J].航空计算技术,2014(04).

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