汽車電源新技術的應用及發展

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汽車電源新技術的應用及發展

隨著汽車工業的不斷發展,汽車技術已經今非昔比,電氣設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、更環保,并且更加智能化。電氣設備占汽車總成本的百分比已從過去的7%一8%,提高到現在的20%一30%,預計會上升到50%以上。
電氣設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轉換器的方法,將42v的電壓轉換成21V或24V以供使用。

1.普通6w電源適配器系統

普通電源適配器系統為目前階段所生產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動機為動力的發電機組成的電源適配器系統來提供,原理簡單,不再贅述。

2.42V電源適配器系統

當整車用電量從現在的1.skw增加到skw,甚至有可能達到7.skw時,12V低電壓就會暴露出它的缺點:在用電負載加大,電壓不變的情況下,供電電流將變得很大,傳輸的損耗(P二IZR)以平方倍增大,同時在導線上的電壓降也增大,導致傳送到用電設備的電壓嚴重不足,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成功應用。

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)和改變發電機輸出電壓(提高交流發電機功率輸出或開發新概念交流發電機)來實現供電,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轉換器的方法,將42v的電壓轉換成21V或24V以供使用。

3.其它電源適配器輔助輸出系統
隨著人類生活要求的不斷提高,汽車已經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備,所以人們又設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個電源適配器插座,它們一般安裝在車廂或行李箱內,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日常生活中使用的部分電器件(高電壓220V/50Hz或低電壓3V和4.SV等)能利用車載電源系統,就需要通過電源適配器把車載電源轉換為所需要的電源輸出。
根據需要,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。根據原理可將降壓型電源適配器分為線性調節型和開關型兩類。
線性調節適配器使用于功率較小時,它采用線性調節技術,這種技術一般采用三極管、場效應管串聯或并聯在負載上,通過功率器件的分壓作用,調節輸出電壓使之在規定范圍內。但當功率較大時使用線性調節技術就不夠理想,主要問題是功耗過高,損耗基本上都轉化成熱能。
線性電源適配器的損耗為:P損=P負載(U1一U2)/U2;
U1一電源適配器電壓
U2一負載電壓
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到75W,效率只有50%。

開關電源適配器技術的出現使電源適配器變換的效率大大提高。目前大部分開關電源適配器采用PWM(脈寬調制)技術,極少數采用了頻率調制和混合調制技術。如果設計得好的話,采用這種技術的適配器效率可以達到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升壓轉換。根據國家地區的不同,全世界有lr0W60Hz、220v/50Hz等不同的電壓頻率。如此,要將汽車上提供的直流電轉變成交流電只能采用逆變的方式進行。電源適配器的開關逆變技術是電源適配器技術未來發展的方向,按原理可分為脈寬調制、頻率調制、混合調制技術,按電路結構可分為單端正激、單端反激、半橋、全橋等技術。目前常用的方法是SPWM(正弦波脈寬調制)調制技術,常規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,如采用移相觸發調壓的臺燈、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為開關電源適配器的邏輯原理圖。
汽車電源新技術的應用及發展

目前,以上提到的部分技術已應用在現實汽車的設計研發中,展望未來,汽車電源技術將朝高效率、大功率、低成本、輕量化等方向不斷前進。

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| 發布時間：2018.06.30 來源：電源適配器廠家

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