汽车混合能源及双蓄电池供电系统是与目前的汽车广泛使用的供电系统相比,可减少汽车的燃料消耗量和延长蓄电池的有效使用寿命,增加启动供电可靠性的、全新的、更为完善的一种汽车供电系统; 同时也是一个优秀的汽车电气的技术平台。]
0 引言
目前,汽车广泛使用的供电系统一般有两个电源,一个是发电机电源,另一个是蓄电池电源,尽管该汽车供电模式已广泛应用了近百年,但仍然存在如下的一些缺陷: 蓄电池的使用寿命短; 启动供电不够可靠; 消耗燃料较多; 作为汽车电气的技术平台,它限制了在其上运行的电器系统的有效发挥。汽车混合能源及双蓄电池供电系统就是针对上述缺陷开发出来的一个汽车供电系统。
1 汽车广泛使用的供电系统的电路结构( 如图 1)
1. 1 工作原理
( 1) 启动时,由蓄电池向全车用电设备供电。
( 2) 启动后,主要由发电机向全车用电设备供电,当发电量不足时,蓄电池也参与供电。
( 3) 蓄电池将发电机发出的多余电量转变成化学能贮存。
( 4) 蓄电池将供电系统中产生的瞬时过高的电压吸收,起稳压作用。
( 5) 发动机停转后,蓄电池向全车用电设备供电。
1. 2 汽车混合能源及双蓄电池供电系统的电路模式
如图 2,它有一个发电机电源,一个在用蓄电池电源,一个备用蓄电池电源,一个太阳能发电电源。在不同的控制选择时有不同的工作原理。
选择一,此时励磁电路上的开关导通,采用混合能源供电的工作原理:
( 1) 启动时,由在用蓄电池和太阳能电池向全车用电设备供电。
( 2) 如缺电启动失败后,可互换在用、备用电池后再次启动,由在用蓄电池和太阳能电池向全车用电设备供电。
( 3) 启动后,主要由发电机和太阳能电池向全车用电设备供电,当发电机和太阳能电池的发电量不足时,在用蓄电池也参与供电。
( 4) 在用和备用蓄电池将发电机和太阳能电池发出的多余电量转变成化学能贮存。
( 5) 在用蓄电池将供电系统中产生的瞬时过高的电压吸收,起稳压作用。
( 6) 发动机停转后,主要由太阳能电池向全车用电设备供电,不足时,在用蓄电池参与供电。
( 7) 发动机停转后,在用、备用蓄电池将太阳能电池发出的多余电量转变成化学能贮存。
选择二,此时励磁电路上的开关断开,采用太阳能供电的工作原理:
( 1) 启动时,由在用蓄电池和太阳能电池向全车用电设备供电。
( 2) 如缺电启动失败后,可互换在用、备用电池后再次启动,由在用蓄电池和太阳能电池向全车用电设备供电。
( 3) 启动后,主要由太阳能电池和在用蓄电池向全车用电设备供电,当太阳能电池的发电量不足时,在用蓄电池也参与供电。
( 4) 在用和备用蓄电池将太阳能电池发出的多余电量转变成化学能贮存。
( 5) 在用蓄电池将供电系统中产生的瞬时过高的电压吸收,起稳压作用。
( 6) 发动机停转后,主要由太阳能电池向全车用
电设备供电,不足时,在用蓄电池参与供电。
( 7) 发动机停转后,在用、备用蓄电池将太阳能电池发出的多余电量转变成化学能贮存。
选择三,晚间行车时,励磁电路上的开关导通,此时的工作原理:
( 1) 启动时,由在用蓄电池向全车用电设备供电。
( 2) 如缺电启动失败后,可互换在用、备用电池后
再次启动,由在用蓄电池向全车用电设备供电。
( 3) 启动后,主要由发电机向全车用电设备供电,当发电机的发电量不足时,在用蓄电池也参与供电。
( 4) 在用和备用蓄电池将发电机发出的多余电量转变成化学能贮存。
( 5) 在用蓄电池将供电系统中产生的瞬时过高的电压吸收起稳压作用。
( 6) 发动机停转后,主要由在用蓄电池向全车用电设备供电。
1. 3 混合能源及双蓄电池供电系统的优点
从工作原理的比较不难看出,混合能源及双蓄电池供电系统有如下优点:
( 1) 多了一个备用启动电源,启动供电更可靠了。
( 2) 睛天行车时可减少发动机拖带发电机发电的负荷。
( 3) 蓄电池充电时间更多,更及时了。
针对使用单蓄电池供电系统的蓄电池使用寿命短,在混合能源及双蓄电池供电系统中采用双蓄电池作为贮电设备,使汽车拥有在用和备用蓄电池,通过转换开关控制,可很方便地进行互为在用、备用蓄电池转换。而作为备用状态的蓄电池则较为容易充满电,因此,在混合能源及双蓄电池供电系统中的蓄电池较现时广泛使用的汽车供电系统中的单蓄电池来讲,有更多充足电状态的时间。
铅酸蓄电池的主要失效原因是: 正、负极板上的活性物 Pb( 铅) 和 PbO2( 氧化铅) 在放电后生成 PbSO4( 硫酸铅) 。PbSO4在一定的环境下,其分子结构会转变成晶体结构,因晶体分子结构的 PbSO4在蓄电池中不仅不能进行正常的化学反应,还妨碍了极板上其余的活性物进行正常的化学反应,同时降低了电解液的比重。随着蓄电池的使用时间延长,PbSO4晶体的不断增加,使蓄电池的有效容量不断下降,直到不能启动发动机,此时蓄电池的使用寿命即告终止。在单蓄电池系统中,蓄电池常处于充电不足的状态,故目前所有的使用、保养说明书或教课书都建议,车辆每隔二至三个月左右最好对蓄电池进行一次补充电保养,以尽可能延长蓄电池的正常使用寿命。而在双蓄电池供电系统中,由于蓄电池常当备用,故常处于充足电状态,极板上生成的 PbSO4存在时间大为缩短,从而也大大减少 PbSO4分子变成结晶体的机会。