芻議汽車(chē)42V電源系統(tǒng)的技術(shù)現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì)

黃剛

（湖北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430300）

芻議汽車(chē)42V電源系統(tǒng)的技術(shù)現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì)

黃剛

（湖北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430300）

文章主要對(duì)目前汽車(chē)42V電源系統(tǒng)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析和探討，并在此基礎(chǔ)上對(duì)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)做出了合理的預(yù)測(cè)以及科學(xué)的分析。

汽車(chē)；42V電源；現(xiàn)狀及發(fā)展

電子設(shè)備以及電氣作為汽車(chē)的主要構(gòu)成部門(mén)，其性能以及質(zhì)量將會(huì)對(duì)汽車(chē)的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性、舒適性以及安全性產(chǎn)生影響。在市場(chǎng)不斷發(fā)展以及影響下，汽車(chē)電源系統(tǒng)逐漸朝著“以人為本”的方向邁進(jìn)，整個(gè)用電設(shè)備數(shù)量不斷增多，電流負(fù)載進(jìn)一步增大。為了能夠從根本上滿(mǎn)足汽車(chē)市場(chǎng)發(fā)展提出的需求，一種大功率、工作電壓較高的汽車(chē)電源系統(tǒng)開(kāi)始出現(xiàn)。目前國(guó)際上比較推崇的就是42V電源系統(tǒng)，并將其運(yùn)用在汽車(chē)中。

1 42V汽車(chē)電源系統(tǒng)分析

（1）42V電源系統(tǒng)。在過(guò)去的汽車(chē)開(kāi)發(fā)和組裝中所用的14V電源系統(tǒng)只能將所提供的功率控制在3.5kW的水平，整個(gè)汽車(chē)用電設(shè)備的總功率超過(guò)5kW標(biāo)準(zhǔn)，若仍然使用陳舊的14V電源系統(tǒng)，汽車(chē)在正常運(yùn)行中的電流將達(dá)到200～300A的水平，從而導(dǎo)致整個(gè)電器部件以及車(chē)線束的成本不斷增加，把汽車(chē)電壓升級(jí)到42V之后，就能夠從根本上解決上述問(wèn)題。之所以把42V作為升級(jí)電壓來(lái)進(jìn)行選擇，主要是從以下兩個(gè)不同的角度來(lái)考慮。首先，人體接觸的安全電壓最高上限為60V直流電，通過(guò)運(yùn)用42V的電壓可以減少額外的各種絕緣設(shè)計(jì)，從根本上降低整個(gè)汽車(chē)研發(fā)和運(yùn)行的成本。其次，42V電源系統(tǒng)和14V電源系統(tǒng)在進(jìn)行同樣功率時(shí)，前者的電流為后者的1/3，這樣就能夠從根本上降低電力元件以及電機(jī)元件的電流負(fù)荷，讓功率元件以及導(dǎo)線的傳輸損耗減少為之前的1/9，還能夠降低導(dǎo)線的重量以及減少截面面積。

（2）42V電源系統(tǒng)的優(yōu)越性。①通過(guò)使用42V電源系統(tǒng)，能夠保證汽車(chē)電源的功率不斷提升，從而讓很多高新技術(shù)能夠更加順利地運(yùn)用在汽車(chē)研發(fā)中。②使用42V電源系統(tǒng)，還能夠?yàn)楦倪M(jìn)測(cè)量結(jié)構(gòu)創(chuàng)造更大的空間。包括電動(dòng)機(jī)的附件能夠直接通過(guò)電源系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)，減少不必要的空轉(zhuǎn)消耗，保證不斷提升能源的實(shí)際利用效率。這些部件能夠從發(fā)電機(jī)裝備中實(shí)現(xiàn)分離，從而減少發(fā)動(dòng)機(jī)的部件實(shí)際數(shù)量，對(duì)設(shè)計(jì)加以改善，不斷提升發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率。電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)也能夠使用電源進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，從而省去不必要的氣壓系統(tǒng)以及液壓系統(tǒng)，保證達(dá)到更好的燃油經(jīng)濟(jì)性以及駕駛舒服性。③42V電源系統(tǒng)的利用能夠?yàn)榛旌蟿?dòng)力車(chē)的發(fā)展提供有利條件，通過(guò)使用42V電源之后，可以保證汽車(chē)在進(jìn)行低速運(yùn)行時(shí)，通過(guò)電源對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)來(lái)作為整個(gè)汽車(chē)發(fā)展的動(dòng)力源。讓汽車(chē)在紅綠燈等待區(qū)間對(duì)電源進(jìn)行切斷，減少各種汽車(chē)排放帶來(lái)的污染。

2 汽車(chē)42V電源系統(tǒng)的運(yùn)行方案

（1）單電壓42V方案分析。42V電壓電氣系統(tǒng)的研究和發(fā)展將會(huì)讓整個(gè)車(chē)的技術(shù)出現(xiàn)進(jìn)步以及改變。其中一種的42V單電壓方案的具體配電系統(tǒng)如圖1所示，MCU作為一種微控制單元，將會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)和啟動(dòng)機(jī)的工作進(jìn)行控制，并對(duì)其彼此之間的切換加以管理以及協(xié)調(diào)。42V負(fù)載則會(huì)對(duì)42V電壓進(jìn)行直接使用，對(duì)于另外的電壓值負(fù)載則需要通過(guò)DC/DC變換器、脈寬調(diào)制器把42V的電壓轉(zhuǎn)變成相對(duì)應(yīng)等級(jí)的工作電壓，從而保證其能夠正常使用。

汽車(chē)上的電氣設(shè)備以及電氣設(shè)備可以通過(guò)分散的形式加以布置，也就是采取分散的功率等分配原則。通過(guò)分散在不同區(qū)域的連接盒來(lái)對(duì)彼此的功率分配進(jìn)行協(xié)調(diào)和管理，還可以利用集中布置的方法，也就是通過(guò)中央控制器對(duì)汽車(chē)不同位置的功率需求實(shí)施協(xié)調(diào)和管理，并開(kāi)展較為合理的功率分配。相對(duì)而言，前面的一種方法能夠從根本上減少導(dǎo)線的質(zhì)量以及長(zhǎng)度、線束數(shù)量等操作起來(lái)相對(duì)容易，42V電氣元件有著良好的散熱效果，但是，因?yàn)樗械脑贾幂^為分散，相對(duì)而言就讓整個(gè)生產(chǎn)以及設(shè)計(jì)的成本不斷增加。

（2）42V/14V雙電壓方案。因?yàn)樯婕暗漠a(chǎn)品技術(shù)整個(gè)改造范圍相對(duì)較廣，所以，反對(duì)電壓升級(jí)的利益方比較多。配件供應(yīng)商的反對(duì)聲音最大，造成該種現(xiàn)象的主要原因是產(chǎn)品在實(shí)際改造過(guò)程中會(huì)讓其成本不斷增加，過(guò)渡階段的42V/14V雙電壓系統(tǒng)的方案運(yùn)行被越來(lái)越多的人關(guān)注。

圖1 42V單電壓方案配電系統(tǒng)

該種運(yùn)行系統(tǒng)的特別地方就是因?yàn)榕渲昧税雽?dǎo)體整流以及逆變功率的轉(zhuǎn)換器，從而保證把電動(dòng)機(jī)以及發(fā)電機(jī)合并為起動(dòng)和發(fā)電的一個(gè)復(fù)合裝置。該種配置方案通過(guò)對(duì)交流發(fā)電機(jī)所具有的可逆性進(jìn)行利用，達(dá)到資源更好配置的效果。在發(fā)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，36V電池通過(guò)這種轉(zhuǎn)變器開(kāi)始給起動(dòng)/發(fā)電復(fù)合裝置供電。整個(gè)復(fù)合裝置處在起動(dòng)的一種狀態(tài)。發(fā)電機(jī)起動(dòng)之后，轉(zhuǎn)換器則處于整流的狀態(tài)之下，整個(gè)復(fù)合裝置處于發(fā)電的一種狀態(tài)。通過(guò)向36V蓄電池進(jìn)行充電，并向其他相關(guān)設(shè)備進(jìn)行供電。處于發(fā)電狀態(tài)時(shí)，可以結(jié)合實(shí)際發(fā)展需求輸出不一樣的電壓。該種裝置能夠從根本上減少污染和材料浪費(fèi)、降低噪音，能夠替代傳統(tǒng)的皮帶驅(qū)動(dòng)式發(fā)電機(jī)、起動(dòng)機(jī)以及飛輪。

3 汽車(chē)42V電氣系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

雖然當(dāng)今世界汽車(chē)行業(yè)已經(jīng)普遍采用42V電源系統(tǒng)，但是，就相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)的研發(fā)和發(fā)展來(lái)分析，依然存在較多需要解決的理論或者現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。汽車(chē)電源技術(shù)也開(kāi)始由較為傳統(tǒng)的14V標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)變?yōu)?2V。世界很多汽車(chē)公司開(kāi)始投入較多的人力和物力來(lái)對(duì)42V電氣系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)和研究，整個(gè)電源系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和實(shí)施也會(huì)從42V/14V雙電壓方案轉(zhuǎn)變?yōu)?2V單電壓方案。這種轉(zhuǎn)變已經(jīng)成為汽車(chē)研發(fā)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，并在今后的幾年之后獲得迅猛發(fā)展，從而引發(fā)一場(chǎng)汽車(chē)電氣電子產(chǎn)品的變革。汽車(chē)新供電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的研發(fā)以及實(shí)施，對(duì)于中國(guó)汽車(chē)電子工業(yè)的發(fā)展將會(huì)帶來(lái)新的沖擊，并且也對(duì)整個(gè)汽車(chē)工業(yè)造成嚴(yán)重的影響。我國(guó)相關(guān)行業(yè)要是能夠抓住這一發(fā)展機(jī)遇，積極參與到研發(fā)以及生產(chǎn)中，并與國(guó)際汽車(chē)電子電氣產(chǎn)品技術(shù)實(shí)現(xiàn)接軌，較快地適應(yīng)到新的發(fā)展之中，就能夠在未來(lái)汽車(chē)研發(fā)領(lǐng)域占據(jù)較大的優(yōu)勢(shì)。

文章主要對(duì)當(dāng)今汽車(chē)領(lǐng)域的42V電源系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)以及實(shí)際的運(yùn)用措施進(jìn)行分析和探討，并從全面系統(tǒng)的角度來(lái)對(duì)汽車(chē)42V電源系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)做出了大膽的預(yù)測(cè)，通過(guò)產(chǎn)品研發(fā)、技術(shù)改進(jìn)以及參與到市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲得更多的發(fā)展動(dòng)力，從而保證我國(guó)汽車(chē)行業(yè)在未來(lái)的國(guó)際國(guó)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)更多的市場(chǎng)份額，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)以及社會(huì)價(jià)值。

A Discussion on Present Situation and Development Trendency of the Technology of42 v Automotive Power Supply System

HHUANGGang
(Hubei Traffic Vocational and Technical College,Wuhan,Hubei 430300，China).

In this paper,the present situation of the automotive 42 v power supply system was analyzed,based on that,the development trendency in future was predicted reasonablely and was analyzed scientifically.

auto;42 v power supply;current situation and development

U463.63

A

2095-980X（2015）02-0069-02

2015-01-15作者簡(jiǎn)介：黃剛，教師。