汽車電源系統(tǒng)新方案:42V電源系統(tǒng)
汽車電源的電壓從上世紀50年代的6V改為12V,己有50多年的歷史。自1990年開始,汽車用電量每年以5%~8%的比例增加,其平均電力負荷的發(fā)展歷史與趨勢見圖1。隨著汽車技術的不斷進步,將會有越來越多的電氣及電子系統(tǒng)被應用到汽車上。 20世紀90年代,汽車設計者提出的提高汽車電源電壓的構想,很快得到汽車研究者、汽車制造商、零部件制造商的一致認同,并制定了汽車電源42V電壓的相關標準。 汽車供電系統(tǒng)由現有的l4V標準向42V標準轉化已經成為必然發(fā)展趨勢,并將在未來數年內得到迅速發(fā)展,從而導致汽車電器電子產品的一場革命。汽車新供電系統(tǒng)標準的實施,對汽車電子工業(yè)的傳統(tǒng)產品將帶來巨大的沖擊。這對于我國來說既是一次挑戰(zhàn),也是一次難得的機遇。我們應在汽車電源改革的過程中,積極參與研發(fā),與國際汽車電器電子產品接軌。 1 42V汽車電氣系統(tǒng)優(yōu)點 1.1 電壓安全、易得 根據歐洲的安全法規(guī)定人體的安全電壓在50V以內,任何超過60V電壓的系統(tǒng),在導線和連接處都要有特殊的絕緣措施,這將增加系統(tǒng)的重量和成本。因此,選擇42V電壓,就是希望在滿足電能需要的同時,能像傳統(tǒng)的12V系統(tǒng)一樣,即使觸碰到電極或金屬車體時也不會對人體安全造成威脅。 42V電壓值是目前汽車發(fā)電機輸出電壓14V的3倍,其采用的36V蓄電池有利于使用3節(jié)傳統(tǒng)的12V鉛酸蓄電池串聯(lián)改裝組成。 1.2 顯著降低汽車線束成本 現代汽車擁有長達2km的導線、2000多個線頭和350多個集線器,42V電源系統(tǒng)可大幅度降低這些線束的重量及成本。 從理論上講,傳輸同樣的功率,42V系統(tǒng)的電流只有14V系統(tǒng)的三分之一,這樣就降低了電機及電力元件的電流負荷,也使導線及功率元件的傳輸損耗降低為原來的近九分之一,并可以減小導線截面積以降低重量。 1.3 使大量高新技術被廣泛應用 有了42V電源系統(tǒng),許多以前看似不切實際或不可能的技術也都變得可行了。在42V電氣系統(tǒng)中,線控技術、行駛平順性控制裝置、電子加熱式催化器和電磁閥系統(tǒng)、主動懸掛和電動四輪輔助驅動裝置都能更有效地使用,為車輛的結構改進提供了更大的可能性(表1)。 使用42V電源系統(tǒng),發(fā)動機的一些長期運轉的附件如轉向助力泵、水泵、冷卻風扇、空調壓縮機和氣泵等呵直接由新的電源系統(tǒng)驅動,從而減少空轉消耗,提高能源利用效率。對于電動制動系統(tǒng),由電源直接驅動,可省去液壓或氣壓系統(tǒng),帶來更好的駕駛舒適性和更好的燃油經濟性。
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