汽車電源新技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展

隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展,汽車技術(shù)已經(jīng)今非昔比,電氣設(shè)備在汽車中的地位顯得越來越重要,它們不但提高了汽車的各項性能,同時將汽車變得更安全、更環(huán)保,并且更加智能化。電氣設(shè)備占汽車總成本的百分比已從過去的7%一8%,提高到現(xiàn)在的20%一30%,預(yù)計會上升到50%以上。
電氣設(shè)備的不斷增加給汽車電源適配器的供給提出了更多更高的要求,如:用電量增加、電壓種類不同、抗干擾要求增高等等。為此,許多公司和設(shè)計人員針對以上問題提出了諸多解決方案,筆者在此將按照電源輸出類型的不同分類予以解釋說明。

42V電源適配器下使用,例如照明燈具等,所以在過渡時期可采用加裝DC一DC轉(zhuǎn)換器的方法,將42v的電壓轉(zhuǎn)換成21V或24V以供使用。

1.普通6w電源適配器系統(tǒng)

普通電源適配器系統(tǒng)為目前階段所生產(chǎn)的大部分汽車所采用,其工作電壓是ZIv或24v,主要依靠由蓄電池與以發(fā)動機為動力的發(fā)電機組成的電源適配器系統(tǒng)來提供,原理簡單,不再贅述。

2.42V電源適配器系統(tǒng)

當(dāng)整車用電量從現(xiàn)在的1.skw增加到skw,甚至有可能達(dá)到7.skw時,12V低電壓就會暴露出它的缺點:在用電負(fù)載加大,電壓不變的情況下,供電電流將變得很大,傳輸?shù)膿p耗(P二IZR)以平方倍增大,同時在導(dǎo)線上的電壓降也增大,導(dǎo)致傳送到用電設(shè)備的電壓嚴(yán)重不足,故提高汽車電源適配器供電電壓已成為很多人的共識。目前較看好的是42V方案,此方案已在航空系統(tǒng)成功應(yīng)用。

42V方案主要通過提高蓄電池電動勢(鉛酸蓄電池增加到12節(jié))和改變發(fā)電機輸出電壓(提高交流發(fā)電機功率輸出或開發(fā)新概念交流發(fā)電機)來實現(xiàn)供電,同時汽車上的用電器件的額定電壓也需采用42V,但目前制造的大量電器件不能在42V電源適配器下使用,例如照明燈具等,所以在過渡時期可采用加裝DC一DC轉(zhuǎn)換器的方法,將42v的電壓轉(zhuǎn)換成21V或24V以供使用。

3.其它電源適配器輔助輸出系統(tǒng)
隨著人類生活要求的不斷提高,汽車已經(jīng)不只是作為一種交通工具來使用,人們希望能在汽車上完成更多的事情,如娛樂、移動辦公等,這就要求汽車上具有不同類型的外接電源輸出,而普通的汽車電源適配器供給系統(tǒng)勢必不能滿足需要,為此可采用以下兩種汽車電源適配器輔助輸出方式。
3.112V外接電源輸出任何一輛汽車都不可能裝載了人們所需要的全部用電設(shè)備,所以人們又設(shè)計了更多專在汽車上使用的電器件,如:車載吸塵器、空氣清新器、電動剃須刀等,為了方便它們的使用,很多汽車輔裝了一個或數(shù)個電源適配器插座,它們一般安裝在車廂或行李箱內(nèi),形狀與點煙器插座相似,可提供21W，120w左右的電力。
3.2非21V外接電源適配器輸出為了能夠滿足人們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫牟糠蛛娖骷?高電壓220V/50Hz或低電壓3V和4.SV等)能利用車載電源系統(tǒng),就需要通過電源適配器把車載電源轉(zhuǎn)換為所需要的電源輸出。
根據(jù)需要,這些電源適配器可分為降壓型和升壓型兩類。降壓型的電源適配器主要用來為一些以電池為能源的電器件提供可靠電源適配器,如隨身聽等。根據(jù)原理可將降壓型電源適配器分為線性調(diào)節(jié)型和開關(guān)型兩類。
線性調(diào)節(jié)適配器使用于功率較小時,它采用線性調(diào)節(jié)技術(shù),這種技術(shù)一般采用三極管、場效應(yīng)管串聯(lián)或并聯(lián)在負(fù)載上,通過功率器件的分壓作用,調(diào)節(jié)輸出電壓使之在規(guī)定范圍內(nèi)。但當(dāng)功率較大時使用線性調(diào)節(jié)技術(shù)就不夠理想,主要問題是功耗過高,損耗基本上都轉(zhuǎn)化成熱能。
線性電源適配器的損耗為:P損=P負(fù)載(U1一U2)/U2;
U1一電源適配器電壓
U2一負(fù)載電壓
如一功率為75W6V的用電器使用線性電源適配器,供電損耗的功率可達(dá)到75W,效率只有50%。

開關(guān)電源適配器技術(shù)的出現(xiàn)使電源適配器變換的效率大大提高。目前大部分開關(guān)電源適配器采用PWM(脈寬調(diào)制)技術(shù),極少數(shù)采用了頻率調(diào)制和混合調(diào)制技術(shù)。如果設(shè)計得好的話,采用這種技術(shù)的適配器效率可以達(dá)到80%以上。

以上講述的是DC一DC的方案,而更多的家用電器使用交流電,則需要進行DC一AC升壓轉(zhuǎn)換。根據(jù)國家地區(qū)的不同,全世界有l(wèi)r0W60Hz、220v/50Hz等不同的電壓頻率。如此,要將汽車上提供的直流電轉(zhuǎn)變成交流電只能采用逆變的方式進行。電源適配器的開關(guān)逆變技術(shù)是電源適配器技術(shù)未來發(fā)展的方向,按原理可分為脈寬調(diào)制、頻率調(diào)制、混合調(diào)制技術(shù),按電路結(jié)構(gòu)可分為單端正激、單端反激、半橋、全橋等技術(shù)。目前常用的方法是SPWM(正弦波脈寬調(diào)制)調(diào)制技術(shù),常規(guī)情況下都不在其后加裝低通,輸出的電壓波形非正弦波。目前,除部分電器,如采用移相觸發(fā)調(diào)壓的臺燈、電暖器等,不能使用此類電源適配器外,其余皆可使用之。圖1為開關(guān)電源適配器的邏輯原理圖。
汽車電源新技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展

目前,以上提到的部分技術(shù)已應(yīng)用在現(xiàn)實汽車的設(shè)計研發(fā)中,展望未來,汽車電源技術(shù)將朝高效率、大功率、低成本、輕量化等方向不斷前進。

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| 發(fā)布時間：2018.06.30 來源：電源適配器廠家

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