汽車電源管理的新技術(shù)以及未來(lái)發(fā)展

張杰

摘要：人們整體生活水平獲得了明顯提高背景下，汽車產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展態(tài)勢(shì)。電源系統(tǒng)屬于汽車重要組成，關(guān)系著汽車在行駛時(shí)安全性、舒適性，加強(qiáng)汽車電源管理，可以使人們對(duì)于汽車的多功能需求獲得比較充分的滿足，推動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)獲得更好發(fā)展。

關(guān)鍵詞：汽車電源管理;新技術(shù);未來(lái)發(fā)展

一、汽車電源管理的重要意義

首先，實(shí)現(xiàn)對(duì)短路、過(guò)電流的保護(hù)，即保護(hù)整車大電源，及時(shí)將蓄電池總電源切斷，或者是將某個(gè)控制回路切斷。其次，針對(duì)蓄電池展開(kāi)核電狀態(tài)檢測(cè)，使蓄電池不出現(xiàn)虧電情況，運(yùn)用實(shí)時(shí)方式了解電池實(shí)際狀態(tài)，做好對(duì)充電和放電時(shí)間的控制，保證蓄電池壽命。再次，控制靜態(tài)電流，使汽車下次啟動(dòng)時(shí)蓄電池要求最低，保證車輛可以進(jìn)行長(zhǎng)途運(yùn)輸。

二、汽車電源管理的主要內(nèi)容

首先，蓄電池管理。蓄電池管理的實(shí)施能夠使電源管理獲得蓄電池實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，并且對(duì)電信能信息做出預(yù)測(cè)，不僅可以使用電設(shè)備在功率方面的需求獲得充分滿足，也能使整車電氣系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)性上獲得明顯提高。其次，整車靜態(tài)電源管理。發(fā)動(dòng)機(jī)未進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，能夠在汽車停放過(guò)程中將整車電流消耗降低，點(diǎn)火開(kāi)關(guān)在關(guān)斷時(shí)，針對(duì)不同控制器進(jìn)行電流供給作出控制。結(jié)合針對(duì)蓄電池電量狀態(tài)以及電壓的監(jiān)控，逐漸將某些用電器關(guān)閉，防止蓄電池出現(xiàn)過(guò)量放電的情況。最后，動(dòng)態(tài)電源管理。汽車行駛過(guò)程中，整車動(dòng)態(tài)電源管理的實(shí)施，可以使發(fā)電機(jī)形成的電流根據(jù)負(fù)載不同要求向不同用電器分配。發(fā)電機(jī)如果輸出電流超出整車負(fù)載實(shí)際消耗需求情況下，會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，為蓄電池供電。

三、汽車電源管理的新技術(shù)

（一）高低電壓電路集成

對(duì)于汽車電源來(lái)講，一部分主要通過(guò)高電壓工作，其中包括充電插口、汽車音頻、汽車車燈等。信號(hào)進(jìn)行芯片處理時(shí)和汽車運(yùn)行時(shí)主要通過(guò)低電壓，因此對(duì)于高低壓電路集成技術(shù)要求更高。當(dāng)前多數(shù)汽車集成電路直接與蓄電池連接，一般來(lái)講，使用的汽車電源為14V或者是12V，但在車載用電設(shè)備不斷增多情況下，已經(jīng)難以滿足車主需求。同時(shí)信號(hào)處理性能強(qiáng)度需要不斷增大，信號(hào)處理芯片時(shí)需通過(guò)亞微米級(jí)工藝，工作在低壓環(huán)境中。因此展開(kāi)汽車電源管理時(shí)，需解決在CMOS工藝中將高電壓元件與低電壓元件集成的問(wèn)題，對(duì)于低電壓元件來(lái)講，主要為微控制器、嵌入式閃存、數(shù)字邏輯電路多種，要想在運(yùn)用亞微米CMOS工藝情況下將高電壓器件開(kāi)發(fā)出來(lái)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)工藝將高電壓晶體管設(shè)計(jì)出來(lái)為重要發(fā)展方向。在將低電壓元件與高電壓元件進(jìn)行集成中，安森美公司以及飛思卡爾公司作出的貢獻(xiàn)較大。其中安森美將COMS工藝和DMOS工藝結(jié)合在了一起，創(chuàng)造了全新集成技術(shù)。飛思卡爾則實(shí)現(xiàn)了對(duì)SMARTMOS技術(shù)開(kāi)發(fā)，使高壓集成和低壓集成存在的問(wèn)題獲得了比較有效地解決。

（二）超低電流突發(fā)模式

汽車體系中，防盜系統(tǒng)和娛樂(lè)系統(tǒng)為兩個(gè)比較重要的系統(tǒng)，兩個(gè)系統(tǒng)的共同之處在于工作模式屬于突發(fā)模式，在突發(fā)模式中，汽車需遵循這集合基本原則：首先，電源系統(tǒng)需處于待機(jī)狀態(tài)中。其次，電流應(yīng)保持靜態(tài)電流狀態(tài)。最后電流數(shù)值應(yīng)低于100uA，因此處于突發(fā)模式中，靜態(tài)性以及超低電流為重點(diǎn)。在相關(guān)技術(shù)發(fā)展中，美信公司、凌特公司以及微芯科技公司所做的貢獻(xiàn)比較大。就凌特公司來(lái)講，發(fā)明了開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，屬于降壓型，穩(wěn)壓器在釋放電流以后，可以使超低特性、靜態(tài)特性獲得充分滿足。就美信公司來(lái)講，則發(fā)明了休眠電流，這種電流也能使超低以及靜態(tài)兩種特性獲得充分滿足，在突發(fā)模式下運(yùn)用比較適宜。就微芯科技公司來(lái)講，發(fā)明的技術(shù)不僅能夠使靜態(tài)與超低特性獲得滿足，也能使汽車停車時(shí)保證電量整體耗費(fèi)較少。

（三）高亮度LED燈

這種燈和白熾燈相比，優(yōu)點(diǎn)在于響應(yīng)速度較快，并且整體壽命長(zhǎng)，能效性更高，抗震性更強(qiáng)。高亮度LED燈可以作為轉(zhuǎn)向燈或者是剎車燈，這樣與車輛臨近的司機(jī)可以在更長(zhǎng)距離情況下做出反應(yīng)，獲得的時(shí)間更久，進(jìn)而將意外事故實(shí)際發(fā)生概率降低，進(jìn)一步提升汽車在行駛時(shí)的安全性。當(dāng)前汽車中使用LED燈主要受到電路板成本以及配套驅(qū)動(dòng)器件的影響。雖然和燈泡照明相比優(yōu)勢(shì)明顯，但是由于其成本要更高，因此中國(guó)市場(chǎng)當(dāng)中經(jīng)濟(jì)型車輛運(yùn)用的車燈仍然一白熾燈為主。而高位剎車燈以及運(yùn)營(yíng)車輛開(kāi)始使用紅光LED將白熾燈替代，在LED應(yīng)用過(guò)程中，逐漸向高位剎車燈以及汽車尾燈市場(chǎng)方向進(jìn)行滲透。隨著二極管在汽車中的廣泛使用，將形成龐大LED燈市場(chǎng)，相應(yīng)驅(qū)動(dòng)芯片整體市場(chǎng)需求也會(huì)比較大。LED燈主銷類型分為兩種，即白光LED與紅光LED，在研究過(guò)程中，可以較少耗電量的白光LED作為重點(diǎn)，盡量將制造成本減少，使用LED燈將白熾燈取代。

四、汽車電源系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展

綠色環(huán)保汽車為社會(huì)在不斷發(fā)展中所需的車型，因此汽車電源系統(tǒng)也需注重節(jié)能、綠色的實(shí)現(xiàn)。就電動(dòng)汽車來(lái)講，工作時(shí)主要依賴電源，蓄電池電壓能夠達(dá)到幾百伏，電壓在超出人體安全電壓情況，可能會(huì)出現(xiàn)人員傷亡。并且部分汽車?yán)^電器以及電路所承受電壓會(huì)高很多，進(jìn)而增加元件發(fā)生故障的概率，因此電路中需增加絕緣性較強(qiáng)的元件以及連接器，汽車電源系統(tǒng)在今后發(fā)展中應(yīng)注重在這些方面的突破。

在汽車信息娛樂(lè)、高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)，以及儀表組當(dāng)中電子元件不斷增加的情況下，將EMI降低十分必要，主要體現(xiàn)在這幾方面：首先，低電磁干擾。減少對(duì)于其它系統(tǒng)組件產(chǎn)生的干擾，將鑒定流程和電源設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化。其次，高功率密度。提高功率密度情況下將系統(tǒng)成本降低，促進(jìn)系統(tǒng)功能更多實(shí)現(xiàn)再次，低靜態(tài)電流和噪聲高精度。盡量將電池壽命以及存儲(chǔ)時(shí)間延長(zhǎng)，促進(jìn)更多功能的實(shí)現(xiàn)，使系統(tǒng)成本降低到。同時(shí)運(yùn)用轉(zhuǎn)移噪聲或者是降低噪聲方式將電源鏈簡(jiǎn)化，增強(qiáng)高精密模擬在應(yīng)用時(shí)的可靠性。最后，高壓在應(yīng)用時(shí)需保證安全性以及可靠性。

結(jié)束語(yǔ)：

總之，汽車系統(tǒng)設(shè)計(jì)中汽車管理屬于重要環(huán)節(jié)，當(dāng)前人們對(duì)于汽車不僅要求其安全智能，也要求其具有較長(zhǎng)使用壽命，確保汽車在出行時(shí)的可靠性，安全性。因此汽車產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過(guò)程中，減少制造成本過(guò)程中，也應(yīng)注重汽車電源系統(tǒng)在功能性上的提升，爭(zhēng)取獲得更高經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 專祥濤，崔婷婷. 電動(dòng)汽車復(fù)合電源系統(tǒng)能量管理研究[J]. 電源技術(shù)，2020，44（4）：549-552，606.