汽车新型电源系统

作者：付百学 张谢群 朱利平

欢迎访问e展厅 展厅 2 汽车电子展厅 车灯, 遥控发射器, 汽车娱乐系统, TPMS胎压监测, 汽车防盗器, ... 为了满足市场对车载电子系统愈来愈高的要求，传统的汽车电源系统亦将逐渐被新产品取代。本文介绍36/42V电源系统的特点，研究应用情况，对汽车及零部件的影响。 采用36/42V电源系统的必要性 现代汽车更注重车载电子系统的功能化、舒适化及智能化，除应具备富有现代感与个性化的外表外，其先进的电子设备逐渐成为人们日益关注的热点，如车载雷达导航与卫星定位系统、移动天线系统、可视电话系统、智能电脑系统、网络控制系统、车载防盗系统、电子燃油喷射系统、高级立体声音响系统、自动空调系统、安全气囊、照明系统等各种电子设备。而上述所有系统无一例外都要消耗电能。传统的12V汽车电源系统已难以满足。但欧洲安全法规提出，如果电压大于60V时，由于导线和接插器的绝缘材料需大量增加，因其质量增加不足弥补其他零部件（如导线等）质量的减少，而42V电压较适宜。 德国大众“3L车”路波（Lupo）轿车因百公里耗油仅为2.99L而成为环保汽车的表率，但该数据是在最佳行驶路面、且所有电气设备都没有打开的情况下测得。电气设备也需要能量，驾驶舒适性和安全性的提高，将导致对能量的更大需求。专家估计，每百公里需要附加消耗燃油1.5L。采用36/42V电源系统的目标是既节省能量，同时实现各种新型的电控功能，以及： *为车辆的结构改进提供了更大的可能性。使用36/42V电源系统，发动机的一些附件，如转向助力泵、水泵、冷却风扇、空调压缩机和气泵等可直接由新的电源系统驱动，从而减少空转消耗，提高能源利用效率。此外，上述部件还可从发动机中分离出来，减少发动机的部件数量，改进设计，提高发动机的效率。对于电动制动系统，由电源直接驱动，可省去液压或气压系统； *为发展混合动力汽车创造了条件。采用36/42V电源系统，可实现低速时由电源直接驱动电动机作为汽车的动力源，完全避免怠速工况，适用于城市公交车辆上； *为其他需要大电流的设备供电，如为尾气后处理装置的加热器、柴油机微粒捕积器加热器，以及车辆其他舒适性设备进行供电等。 采用上述技术措施可在不增加成本的基础上，使汽车的能源利用率提高10%以上。 36/42V电源系统研究应用情况 1995年，美国麻省理工学院成立了“麻省理工学院及工业界研制先进汽车电动电子部件及系统集团”，该机构中包括通用、福特、宝马、奔驰、雷诺以及摩托罗拉、西门子等20家世界著名的汽车和零部件企业集团，于1998年10月中旬在美国底特律市举行会议，研究开发有关交通运输的电能问题，一致赞同研制36/42V车用电源。目前，36/42V电源系统的相关标准已经制订。自2002年起国际汽车工业界开始实行36/42V汽车电源系统新标准。 奔驰汽车公司和宝马汽车公司计划在2003年将36/42V电源的汽车推向市场。不久前，宝马汽车公司发起召开了一次有关36/42V电源系统的国际会议，深入探讨了有关问题和对策，如额定电压、最大静态电压、最大动态电压和其他问题。最新推出的宝马新7系轿车中已采用36/42V电源系统。经预测，2005年36/42V电源汽车将达到87万辆。 锂电池能量损失小，反复充电寿命长，可超过500次，自放电率只有5%/月，最大放电电流更可达30A，使用环境温度范围为-25～75℃，体积比能量为132A.h/L，功率密度达360W/kg（以上指标来自雷天公司生产的TW-LP36V锂离子电池）。锂离子动力电池为环保型电池，且原材料来源广泛。据联合国最新资料报道，自2002年起，在未来的五年内，世界将实施全面强制性措施，要求新出厂的汽车将原来的12V铅酸蓄电池改为36V的锂蓄电池。 36/42V电源系统对汽车及其部件的影响 新型36/42V汽车电源系统标准的实施，将使汽车电器零部件设计和结构发生重大变革。某些部件将进行优化设计，某些部件将被淘汰，还将开发和生产一些新技术产品。 *整车：21世纪汽车将采用网络技术、导航系统、车载计算机技术以及电动转向、电子制动、电子伺服制动和转向、电动水泵和燃油泵、电动座椅、电加热座椅、电加热三效催化转化器等新技术，并向智能化驾驶方向发展； *发动机：即将采用的无凸轮轴电控气门配气相位电磁阀系统将取消凸轮轴、气门挺杆、气门摇臂、液压挺柱、正时齿轮等部件，大大简化发动机的结构。集成起动-发电机系统是42V汽车电源系统中的主要部件，其最大功率可由目前1.5kW提高到8kW，发电效率在整个工作转速范围内高达80%以上； *电动机和电磁阀：采用36/42V电源系统后，可使电动机和电磁阀质量降低20%左右。电磁阀的体积和质量随着电压的增加而成比例的减少，电动机的减少幅度相对小一些。较小的电动机可使车门减薄、座椅下空间增大、乘坐宽敞； *照明系统：若采用42V电压，目前的前照灯不能使用，必须采用高强度放电灯；后灯也将采用氖气灯，因此车内、外灯将要重新设计且价格昂贵； *电路开关和连接器：电压提高3倍，导线的直径可减少到原来的1/3，线束在质量和体积上减少25%左右。采用36/42V电源系统后，将淘汰机械式继电器，采用多路传输控制系统，其具有诊断能力和电路保护功能。 36/42V电源系统的影响应引起重视 36/42V标准电源是汽车电源系统的发展方向，新系统的采用会对汽车、零部件以及相关行业带来多方面的影响，例如： *该系统将改变原来的配套体系、装配方式以及试验设备，整车厂和电子配件厂都面临设计和生产的改变，特别是对于电器配件厂家，研制新产品迫在眉睫。发动机厂同样面对设计、生产及测试设备的改进； *该系统使能源利用率得以提高，因此会得到政府管理部门的认可，从而出台相应的管理法规和标准。为保证标准的实施，需要相关测试设备的改进和研制； *对于配件供应市场和汽车维修企业，也将大大增加工作的复杂性，因为将在相当长的时间内出现两种电源并存的情况。以前的一些维修方式将会因此而受到影响，比如电压的提高将带来一些仪表量程的变化，老式操作方法需要改变。电压的提高更易引起火花，也应特别注意。 以上这些应引起汽车行业及有关部门的足够重视，并做好积极的准备并采取相应的对策。(end)

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