汽车电源新技术的应用及发展

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汽车电源新技术的应用及发展

随着汽车工业的不断发展,汽车技术已经今非昔比,电气设备在汽车中的地位显得越来越重要,它们不但提高了汽车的各项性能,同时将汽车变得更安全、更环保,并且更加智能化。电气设备占汽车总成本的百分比已从过去的7%一8%,提高到现在的20%一30%,预计会上升到50%以上。
电气设备的不断增加给汽车电源适配器的供给提出了更多更高的要求,如:用电量增加、电压种类不同、抗干扰要求增高等等。为此,许多公司和设计人员针对以上问题提出了诸多解决方案,笔者在此将按照电源输出类型的不同分类予以解释说明。

42V电源适配器下使用,例如照明灯具等,所以在过渡时期可采用加装DC一DC转换器的方法,将42v的电压转换成21V或24V以供使用。

1.普通6w电源适配器系统

普通电源适配器系统为目前阶段所生产的大部分汽车所采用,其工作电压是ZIv或24v,主要依靠由蓄电池与以发动机为动力的发电机组成的电源适配器系统来提供,原理简单,不再赘述。

2.42V电源适配器系统

当整车用电量从现在的1.skw增加到skw,甚至有可能达到7.skw时,12V低电压就会暴露出它的缺点:在用电负载加大,电压不变的情况下,供电电流将变得很大,传输的损耗(P二IZR)以平方倍增大,同时在导线上的电压降也增大,导致传送到用电设备的电压严重不足,故提高汽车电源适配器供电电压已成为很多人的共识。目前最看好的是42V方案,此方案已在航空系统成功应用。

42V方案主要通过提高蓄电池电动势(铅酸蓄电池增加到12节)和改变发电机输出电压(提高交流发电机功率输出或开发新概念交流发电机)来实现供电,同时汽车上的用电器件的额定电压也需采用42V,但目前制造的大量电器件不能在42V电源适配器下使用,例如照明灯具等,所以在过渡时期可采用加装DC一DC转换器的方法,将42v的电压转换成21V或24V以供使用。

3.其它电源适配器辅助输出系统
随着人类生活要求的不断提高,汽车已经不只是作为一种交通工具来使用,人们希望能在汽车上完成更多的事情,如娱乐、移动办公等,这就要求汽车上具有不同类型的外接电源输出,而普通的汽车电源适配器供给系统势必不能满足需要,为此可采用以下两种汽车电源适配器辅助输出方式。
3.112V外接电源输出任何一辆汽车都不可能装载了人们所需要的全部用电设备,所以人们又设计了更多专在汽车上使用的电器件,如:车载吸尘器、空气清新器、电动剃须刀等,为了方便它们的使用,很多汽车辅装了一个或数个电源适配器插座,它们一般安装在车厢或行李箱内,形状与点烟器插座相似,可提供21W，120w左右的电力。
3.2非21V外接电源适配器输出为了能够满足人们日常生活中使用的部分电器件(高电压220V/50Hz或低电压3V和4.SV等)能利用车载电源系统,就需要通过电源适配器把车载电源转换为所需要的电源输出。
根据需要,这些电源适配器可分为降压型和升压型两类。降压型的电源适配器主要用来为一些以电池为能源的电器件提供可靠电源适配器,如随身听等。根据原理可将降压型电源适配器分为线性调节型和开关型两类。
线性调节适配器使用于功率较小时,它采用线性调节技术,这种技术一般采用三极管、场效应管串联或并联在负载上,通过功率器件的分压作用,调节输出电压使之在规定范围内。但当功率较大时使用线性调节技术就不够理想,主要问题是功耗过高,损耗基本上都转化成热能。
线性电源适配器的损耗为:P损=P负载(U1一U2)/U2;
U1一电源适配器电压
U2一负载电压
如一功率为75W6V的用电器使用线性电源适配器,供电损耗的功率可达到75W,效率只有50%。

开关电源适配器技术的出现使电源适配器变换的效率大大提高。目前大部分开关电源适配器采用PWM(脉宽调制)技术,极少数采用了频率调制和混合调制技术。如果设计得好的话,采用这种技术的适配器效率可以达到80%以上。

以上讲述的是DC一DC的方案,而更多的家用电器使用交流电,则需要进行DC一AC升压转换。根据国家地区的不同,全世界有lr0W60Hz、220v/50Hz等不同的电压频率。如此,要将汽车上提供的直流电转变成交流电只能采用逆变的方式进行。电源适配器的开关逆变技术是电源适配器技术未来发展的方向,按原理可分为脉宽调制、频率调制、混合调制技术,按电路结构可分为单端正激、单端反激、半桥、全桥等技术。目前常用的方法是SPWM(正弦波脉宽调制)调制技术,常规情况下都不在其后加装低通,输出的电压波形非正弦波。目前,除部分电器,如采用移相触发调压的台灯、电暖器等,不能使用此类电源适配器外,其余皆可使用之。图1为开关电源适配器的逻辑原理图。
汽车电源新技术的应用及发展

目前,以上提到的部分技术已应用在现实汽车的设计研发中,展望未来,汽车电源技术将朝高效率、大功率、低成本、轻量化等方向不断前进。

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| 发布时间：2018.06.30 来源：电源适配器厂家

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