汽车电器电寿命的新型试验装置方案

1、汽车电器电寿命的新型试验装置方案姜安荣(贵州省贵阳市交通技工学校，贵州 贵阳550002)摘 要：随着我国经济的飞速发展，人们生活水平的提高，汽车逐渐地走进了人 们的牛活。但由于传统装置方案的问题使得汽车的电器电寿命较短，木文设置了 通过分析找到了一种新的汽车电器电寿命的装置方案，希望能为我国的汽车事业 的发展做出一定的贡献。关键词：汽车电器；电寿命；试验装置；方案1负载电流特性对汽车电器寿命影响的分析1.1汽车负载电流特性分析一般来说汽车所用的电源为直流电，并且轿车的电源通常是12伏，卡 车的电源通常是24伏，而汽车所用的电器设备主要有电机和灯负载。就直流电机而言，通电之后，因电惯性比电机的

2、机械惯性小很多，在启动时转子的转速n=0,而电枢的反电势e=0,此时肓流电机类似于电感性负载， 并且在回路中的电流会成指数规律的增长，产牛较大电流值，可用表示为：11 (t) =x (1-exp (-t/τl) (1)式中:x为上升指数曲线的稳态值:τl为上升指数曲线的时间常数， 它和电机的电感与电阻值相关。当电机转动后，电枢的反电势e,会随着电机的转速n的升高而不断升高，进而使得电流的增长速度变慢，可用数学等式表示为：12 (t) =-y (1-exp (-t/τ2) (2)式中:y为下降指数曲线的稳态值;τ2为下降指数曲线的时

3、间常数，与电机转子的机械惯性有关。因为电机的电惯性比机械惯性小，所以τl是τ2的:l/x。将(1)(2) 两试相加变形就可得到电机在电流特性上的曲线，如图1所示。可表示为：i (t) =11 (t) +12 (t) =x (1-exp (t/τl)y (lexp (t/τ2)(3)1.2电流波形对电器寿命的影响虽然直流电源对于在汽车的使用过程中有一些内阻，但不影响汽车运行 中电压的平稳性，因此试验吋很容易实现电压的模拟。但是由于电流的波形变化 通常比较大，它对于使用低压电器的汽车而言，电流就会对汽车的电器电寿命产 生很大的影响。以

4、下是变化的参数值对汽车电寿命的影响分析：(1) 电流的峰值imaxo改变电流的峰值，会使电动力、电流密度和电 接触等对电器的破坏力相应改变。(2) 电器分断吋刻的电流值in。电流值的人小与其产生的破坏力是密 切相关的，尤其分断感性负载时，因为电感电流不能跃变，电感中磁场能量的释 放会引起电弧或过电压。(3) 电流峰值出现的时间tmaxo如果峰值岀现较早，那么在电器触头 还未完全接触时就会有较大电流经过，触头局部电流密度较大，而且电动力的冲 击会更强烈，这些都会加大对电器的破坏力。(4) 波峰宽度two tw是指峰值电流前后电流值分别为0.5 (imax+in) 时的时间间隔。波峰宽度增加后，使

5、平均电流升高，发热、电动力等因素作用效 果会更明显。2汽车电器的新型试验装置方案本试验装置由单片机控制模块和功率电路模块两个主要部分组成，对于 由大功率器件组成的功率电路模块，本文不进行详细推理论述。以下是对试验装 置中的单片机控制模块进行的分析和讨论。汽车负载电流特性，设imax为电流曲线的峰值，in为电流曲线的稳态 值，也即额定值，tmax为电流峰值出现的时间。以下求式(3)即双指数曲线叠 加方程的imax, in和tmaxo为方便计算,设τl=t, τ2=nτ,式(3)可写为：i (t) =11 (t) +12 (t) =x (1-exp

6、(t/τ) -y (1-exp (t/nτ) (4)由上式，t→∞吋in=l(t→&nfin; )=x( l-exp(-∞/τ) )-y(l-exp(-&nfin;/nτ) =x-y (5)对式(4)求t的导数，得i (t) =x-ynτexp (-t/nτ)xnτexp (-1/nτ) +xτexp(t/τ) (6)i' (t) =0时

7、的t即为tmax,解得tmax=nτ/ (n-1) in (nx/y) (7)将式(7)代入式(4)lmax=l (t=tmax) =x-y-x (y/nx) n/ (n-1) +y (y/nx) 1/ (n-1) (8)改变四个参数的数值，并用matalab软件画出相应方程的曲线图形，进 行比较分析，可得出以下规律：tmax的值主要由τ值决定，τ值趋于-∞, 曲线的上升走势越陡，而tmax出现得也越早。tmax之后的曲线下降沿速度和n 值(即τ2)呈负相关关系，n越大，曲线就会下降越慢，从而使平均的电流 增大

8、，n变小就会使得波峰变得陡ill肖，并很快进入到稳态状态。imax和in的值 取决于x, y。单片机首先生成曲线方程。即把用户输入的imax, in, tmax, n 这四个参数转换成式(3)中的x, y, &tau;l, &tau;2<,由式(5)得y=x-in (9)把式(9)代入式(8)并整理得f (x) =n/ (n-1) (imax-in) (n+nin/x) 1/(n-1) -x (10)对此含有高次方根的方程，可使用牛顿迭代法求x的解。牛顿法的迭代 方程为:xk+l=xk-f (xk) /f* (xk) (11)把式(10)代入式(11)写出迭代方程并整理，

9、得xk+l=xk+n/ (n-1) (imax-in) (n+nin/x) 1/ (n-1) -xn2in/ (n-1) 2x2(imax-in) (n+nin/x) (2-n) / (n-1) +1 (12)用迭代法求出x值后，可依次求出y, &tau;等值，至此方程i (t) =11(t) +12 (t) =x (1-exp (-t/&tau;l) -y (1-exp (-t/&tau;2)已由单片机生成。 由于四参数可任意调节，此方程可表达目前各种汽车电器的电流特性。如果想要 得到单指数曲线，可令上式中的y为0即可，同样也可以产生方波曲线，作为双 指数曲线特例的方

10、波曲线，同样有四个参数的设置，并对应于双指数曲线的四个 参数。方波的最大电流值为imax,最小电流值为in,最大电流值的持续时间对 为&tau;l,最小电流值的持续时间为&tau;2o然后把i (t)方程数据化,以t为 变量，以很小的步距为单位并从0开始取值,步距&delta;t可取1ms左右,即i(0), i (&delta;t), i (2&delta;t), , i (n&delta;t),接着将得到的数据置入 数据表格。最后通过单片机在接到触发信号时将数据逐一发送。发送的数据信号 经过转换之后就变成所要输出的电流控制信号。3结论我国在汽车的生产上和发达国家相比起来还处于弱势状态，要想振兴我 国的汽车行业，就必须加强自主研发力度和质量监管力度，这种质量的提升必须 做好生产过程中的每一个环节。本文通过分析找到了-种全新的汽车电器电寿命 的实验装置方案，实验证明通过这种装置方案可以延长汽车的电器电寿命。最后 希望我国从事汽车设计与生产的工作人员能够不断地创新技术，找到最为优越的 汽车生产和装置方案，也希望我国的汽车业