車輛自發電系統轉速自適應技術應用前景分析

摘要：主要分析了現有車輛自發電調速裝置的基本原理和應用中容易發生的問題，并闡述了轉速自適應技術的原理和技術特點，最后通過對比，分析了車輛自發電系統轉速自適應技術的應用前景。

關鍵詞：車輛;自發電;轉速控制;自適應

中圖分類號：U463收稿日期：2022-05-23

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2022.07.024

1 前言

車輛自發電系統是利用汽車發動機的動力特性，將發電機安裝在汽車底盤空間內，在不改變原車輛結構、不占用車輛空間、不影響車輛行駛性能的前提下，利用汽車發動機動力驅動發電機工作產生電能，為實車載用電設備在野外或無電力供應的情況下供電，實現電站功能。目前，車輛自發電系統在發動機轉速控制上，主要應用的是采集發動機的轉速信號，通過電子調速器調整信號后，傳遞給執行器來控制發電機供油量，進而實現發動機轉速的相對穩定。但現有自發電系統調試器存在誤操作、噪聲大、油耗多等缺陷，而轉速自適應技術通過采集輸出端發電機的轉速信號，調整發動機的轉速，在控制技術、適應度和可靠性上得到了較大提升。

2 現有自發電系統調速裝置原理和特點分析

2.1 現有自發電系統調速裝置基本組成與原理

目前，現有自發電調速裝置2主要包括電子調速器、電調執行器和傳感器等。其中，電子調速裝置中的磁性傳感器用來檢測和傳輸發動機轉速信號，傳遞發動機的轉速變化。電子調速器安裝在駕駛室內，用來處理來自速度傳感器的信號。電調執行器固定在發動機附近，通過連接裝置與發動機調速手柄相連。

發動機轉速是一個變量，要使變化量始終穩定在一個額定轉速下工作，就要控制發動機的油門。自發電系統的調速裝置是通過磁性傳感器監測發動機轉速變化，當發動機轉速發生變數時，將變化值信號傳給電子調試器與額定轉速給定值進行比較，將比較后的偏差值信號傳遞給電調執行器，電調執行器接收到傳來脈沖寬度調制的信號時，執行改變發動機的進油量指令，達到穩定發動機轉速，穩定頻率的目的。自發電系統的調速裝置通過穩定發動機轉速及頻率后，配合變速箱固定擋位（傳動比）以達到精確控制發電機輸入轉速，基本原理如圖1所示。

2.2 應用中容易發生的問題

該種控制方式因必須采用固定擋位來實現發電機的穩定運行，為防止因掛錯擋位導致發電機異常，以前均采用在駕駛室顯著位置標示自發電系統操作步驟，在交裝培訓時以重點培訓等方式來防止誤操作。但是從部隊反映的情況來看，在使用過程中存在以下問題：首先，操作人員因掛錯擋位而引起發電機電壓過高或過低，從而導致設備燒壞和工作不正常的情況時有發生;其次，該種方式在用電設備只有部分用電的情況下，發動機仍工作在自發電系統滿功率狀態，存在噪聲較大、車輛發動機損耗高、油料消耗多等經濟性不高的問題;另外，隨著技術的不斷革新，自動變速的車輛已經開始在新一代軍車上大量應用，現控制方式在自動變速箱傳動比可變的情況下，發動機轉速固定但發電機轉速不固定，使得發電機輸出不固定，給發電品質帶來一定隱患。

3 轉速自適應技術的原理和特點分析

3.1 轉速自適應技術原理

由于發電機輸出頻率同發電機轉速成正比，所以在自發電系統中，反饋到電子調速器的轉速信號可以由發電機發出交流電的頻率信號代替。車輛自發電系統轉速自適應技術實現了這一功能。其基本原理如圖2所示。

轉速自適應裝置2采用鎖相倍頻方案，實現功能由五部分組成，分別是信號采集部分、信號調理部分、頻率放大部分、信號反饋部分和信號整形放大部分。基本原理圖如圖3所示。

3.2 轉速自適應技術特點分析

轉速自適應裝置通過采集發電機發出的交流電頻率3信號，經過調理放大，變成電子調速器可識別的頻率信號，替代傳統的磁電式轉速傳感器信號，以適應目前現有電子調速器對傳感器信號形式和頻率范圍的要求，從而達到替代現有磁電式轉速傳感器的要求。其技術特點就是采用轉速閉環負反饋控制原理，解決車輛自發電系統中，車輛輸出動力轉矩因車輛擋位變化或不確定性引起的發電機輸入轉速不適配及供電品質不適用的問題。采用轉速自適應裝置，車輛發動機拖動的發電機轉速不受擋位限制，即車輛變速箱擋位在任一前進擋，均能實現輸入發電機的轉速達到并穩定運行在發電機額定轉速上，實現發電機轉速的高精度控制，使其滿足車輛自發電系統的技術性能指標要求。

4 轉速自適應技術應用前景分析

通過以上原理和技術特點分析可以看出，轉速自適應技術能夠滿足各型軍用車輛所承載的不同發電機與不同變速箱（手動變速箱和自動變速箱）的使用要求，可以有效解決變速比情況下的車輛自發電系統的調速問題，較好地解決了柴油機調速的非線性、時變不確定性、系統響應滯后、動態控制實時性等問題，有利于提高車載自發電系統在基層部隊的使用、維護，有利于提高車輛自發電系統的完好率。同時，自適應技術對其他形式的變速比發電系統的研究也有借鑒意義。

5 結語

經過科技情報部門檢索，該轉速自適應技術在國內未見相關集成系統的有關報道或推廣。隨著車輛裝備的不斷發展，轉速自適應技術有助于提高自發電系統的可靠性和經濟性，提高車輛裝備現代化水平的實用型技術，將得到更廣泛的應用和推廣。

參考文獻：

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作者簡介：

魏延旭，男，1984年生，工程師，研究方向為仿真工程。