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

黃剛

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

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

黃剛

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

文章主要對目前汽車42V電源系統(tǒng)的現(xiàn)狀進行分析和探討，并在此基礎(chǔ)上對未來的發(fā)展趨勢做出了合理的預(yù)測以及科學(xué)的分析。

汽車；42V電源；現(xiàn)狀及發(fā)展

電子設(shè)備以及電氣作為汽車的主要構(gòu)成部門，其性能以及質(zhì)量將會對汽車的經(jīng)濟性、動力性、舒適性以及安全性產(chǎn)生影響。在市場不斷發(fā)展以及影響下，汽車電源系統(tǒng)逐漸朝著“以人為本”的方向邁進，整個用電設(shè)備數(shù)量不斷增多，電流負載進一步增大。為了能夠從根本上滿足汽車市場發(fā)展提出的需求，一種大功率、工作電壓較高的汽車電源系統(tǒng)開始出現(xiàn)。目前國際上比較推崇的就是42V電源系統(tǒng)，并將其運用在汽車中。

1 42V汽車電源系統(tǒng)分析

（1）42V電源系統(tǒng)。在過去的汽車開發(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，整個汽車用電設(shè)備的總功率超過5kW標準，若仍然使用陳舊的14V電源系統(tǒng)，汽車在正常運行中的電流將達到200～300A的水平，從而導(dǎo)致整個電器部件以及車線束的成本不斷增加，把汽車電壓升級到42V之后，就能夠從根本上解決上述問題。之所以把42V作為升級電壓來進行選擇，主要是從以下兩個不同的角度來考慮。首先，人體接觸的安全電壓最高上限為60V直流電，通過運用42V的電壓可以減少額外的各種絕緣設(shè)計，從根本上降低整個汽車研發(fā)和運行的成本。其次，42V電源系統(tǒng)和14V電源系統(tǒng)在進行同樣功率時，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元件的電流負荷，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通過使用42V電源系統(tǒng)，能夠保證汽車電源的功率不斷提升，從而讓很多高新技術(shù)能夠更加順利地運用在汽車研發(fā)中。②使用42V電源系統(tǒng)，還能夠為改進測量結(jié)構(gòu)創(chuàng)造更大的空間。包括電動機的附件能夠直接通過電源系統(tǒng)來實現(xiàn)驅(qū)動，減少不必要的空轉(zhuǎn)消耗，保證不斷提升能源的實際利用效率。這些部件能夠從發(fā)電機裝備中實現(xiàn)分離，從而減少發(fā)動機的部件實際數(shù)量，對設(shè)計加以改善，不斷提升發(fā)動機的運行效率。電動制動系統(tǒng)也能夠使用電源進行驅(qū)動，從而省去不必要的氣壓系統(tǒng)以及液壓系統(tǒng)，保證達到更好的燃油經(jīng)濟性以及駕駛舒服性。③42V電源系統(tǒng)的利用能夠為混合動力車的發(fā)展提供有利條件，通過使用42V電源之后，可以保證汽車在進行低速運行時，通過電源對電動汽車的驅(qū)動來作為整個汽車發(fā)展的動力源。讓汽車在紅綠燈等待區(qū)間對電源進行切斷，減少各種汽車排放帶來的污染。

2 汽車42V電源系統(tǒng)的運行方案

（1）單電壓42V方案分析。42V電壓電氣系統(tǒng)的研究和發(fā)展將會讓整個車的技術(shù)出現(xiàn)進步以及改變。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，將會對發(fā)電機和啟動機的工作進行控制，并對其彼此之間的切換加以管理以及協(xié)調(diào)。42V負載則會對42V電壓進行直接使用，對于另外的電壓值負載則需要通過DC/DC變換器、脈寬調(diào)制器把42V的電壓轉(zhuǎn)變成相對應(yīng)等級的工作電壓，從而保證其能夠正常使用。

汽車上的電氣設(shè)備以及電氣設(shè)備可以通過分散的形式加以布置，也就是采取分散的功率等分配原則。通過分散在不同區(qū)域的連接盒來對彼此的功率分配進行協(xié)調(diào)和管理，還可以利用集中布置的方法，也就是通過中央控制器對汽車不同位置的功率需求實施協(xié)調(diào)和管理，并開展較為合理的功率分配。相對而言，前面的一種方法能夠從根本上減少導(dǎo)線的質(zhì)量以及長度、線束數(shù)量等操作起來相對容易，42V電氣元件有著良好的散熱效果，但是，因為所有的元件布置較為分散，相對而言就讓整個生產(chǎn)以及設(shè)計的成本不斷增加。

（2）42V/14V雙電壓方案。因為涉及的產(chǎn)品技術(shù)整個改造范圍相對較廣，所以，反對電壓升級的利益方比較多。配件供應(yīng)商的反對聲音最大，造成該種現(xiàn)象的主要原因是產(chǎn)品在實際改造過程中會讓其成本不斷增加，過渡階段的42V/14V雙電壓系統(tǒng)的方案運行被越來越多的人關(guān)注。

圖1 42V單電壓方案配電系統(tǒng)

該種運行系統(tǒng)的特別地方就是因為配置了半導(dǎo)體整流以及逆變功率的轉(zhuǎn)換器，從而保證把電動機以及發(fā)電機合并為起動和發(fā)電的一個復(fù)合裝置。該種配置方案通過對交流發(fā)電機所具有的可逆性進行利用，達到資源更好配置的效果。在發(fā)電機啟動時，36V電池通過這種轉(zhuǎn)變器開始給起動/發(fā)電復(fù)合裝置供電。整個復(fù)合裝置處在起動的一種狀態(tài)。發(fā)電機起動之后，轉(zhuǎn)換器則處于整流的狀態(tài)之下，整個復(fù)合裝置處于發(fā)電的一種狀態(tài)。通過向36V蓄電池進行充電，并向其他相關(guān)設(shè)備進行供電。處于發(fā)電狀態(tài)時，可以結(jié)合實際發(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、降低噪音，能夠替代傳統(tǒng)的皮帶驅(qū)動式發(fā)電機、起動機以及飛輪。

3 汽車42V電氣系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢

雖然當(dāng)今世界汽車行業(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)展來分析，依然存在較多需要解決的理論或者現(xiàn)實問題。汽車電源技術(shù)也開始由較為傳統(tǒng)的14V標準轉(zhuǎn)變?yōu)?2V。世界很多汽車公司開始投入較多的人力和物力來對42V電氣系統(tǒng)進行開發(fā)和研究，整個電源系統(tǒng)的開發(fā)和實施也會從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)成為汽車研發(fā)的未來發(fā)展趨勢，并在今后的幾年之后獲得迅猛發(fā)展，從而引發(fā)一場汽車電氣電子產(chǎn)品的變革。汽車新供電系統(tǒng)標準的研發(fā)以及實施，對于中國汽車電子工業(yè)的發(fā)展將會帶來新的沖擊，并且也對整個汽車工業(yè)造成嚴重的影響。我國相關(guān)行業(yè)要是能夠抓住這一發(fā)展機遇，積極參與到研發(fā)以及生產(chǎn)中，并與國際汽車電子電氣產(chǎn)品技術(shù)實現(xiàn)接軌，較快地適應(yīng)到新的發(fā)展之中，就能夠在未來汽車研發(fā)領(lǐng)域占據(jù)較大的優(yōu)勢。

文章主要對當(dāng)今汽車領(lǐng)域的42V電源系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)點以及實際的運用措施進行分析和探討，并從全面系統(tǒng)的角度來對汽車42V電源系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢做出了大膽的預(yù)測，通過產(chǎn)品研發(fā)、技術(shù)改進以及參與到市場競爭中獲得更多的發(fā)展動力，從而保證我國汽車行業(yè)在未來的國際國內(nèi)競爭中占據(jù)更多的市場份額，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟以及社會價值。

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作者簡介：黃剛，教師。