汽车高电压直流电系统2007年8月3日11:13汽车上使用的是直流电系统，用电设备以蓄电池储存电能或发电机发出交流电再整流为直流电工作。柴油机动力汽车一般使用24V蓄电池，汽油机汽车一般使用12V蓄电池。从直流电功率计算公式P=IU可知，在现有蓄电池或发电机直流供电系统中，当供电电压是12V额定电压时，要想为大功率用电设备或装置提供电能，必须大大提高蓄电池输出电流或大幅度增加交流发电机的输出电流。低电压大电流输出会极大地伤害蓄电池，降低蓄电池的使用寿命甚至报废蓄电池，低电压大电流输出会降低爪极式交流发电机的效率。为了降低直流输电线路上的电阻热损耗，导线的截面积将增加几倍，这样不仅增加了整车装备的质量，而且对发动机机舱和车厢内的空间布置也会带来困难。由此可见，随着汽车电子电器系统大量使用带来的用电功率的大幅度提高，现有的12V汽车直流电供电系统很难满足要求。提高蓄电池电压和提高交流发电机输出电压以满足汽车电子电器用电功率提高的需要，是现代汽车直流供电系统的一个解决办法。1．将汽油机汽车的发电电压标准由14V提高到42V汽车电子电器元件在汽车上应用的日益增加，使汽车原有的电能供应系统出现严重不足。20世纪80年代以来，随着人们对汽车乘坐舒适性、燃油经济性及环境保护对降低汽车有害物排放的要求越来越高，以及汽车上的新装置和新技术不断增多，汽车的电能耗量不断增加。由于电控系统控制灵活，电能传输和转换简便容易，采用电磁或电动执行器取代液压传动和气压传动执行器已成为汽车电控系统的一种趋势。带电控的机械系统逐步转变为带机械的电子系统，将使电能负荷大大增加。以美国雷诺汽车公司为例，1980年以来，汽车电子电器系统的电能消耗量以每年大约4％的幅度增加，汽车用交流发电机的输出功率从原来的几百瓦增加到约1.5kW。图1是汽车用交流发电机平均峰值功率增长图。当时预测的2005年豪华轿车的电子电器装置用电功率见表1，夏天汽车用电功率将超过2kW。燃油价格的不断高涨，迫使优先考虑改进汽车效率来降低燃油消耗、延长矿物类燃料的使用时间等。同时，将汽油机汽车的发电系统电压标准由14V提高到42V，在满足汽车用电功率需求的同时，获得更高的汽车经济性能。2.14V变42V的解决措施汽油机汽车采用12V直流供电电压已有30多年历史，12V电压对改善汽车起动性能和提高汽车电器效率起到了一定作用。在功率一定的条件下，将供电直流电压提高，则供电电流将减小，从而可大大减小输电电缆、交流发电机和直流电动机、电磁线圈等电器零部件的尺寸和质量。提高直流电压，还可以使汽车新技术如发动机电子控制气阀、飞轮内装起动机和发电机的一体化，以及电子控制电动制动器、电子控制电动转向系等在汽车上更方便的应用，而汽车装备质量不会明显增加，汽车运行效率得以提高。在现有技术和生产工艺下，如果交流发电机输出电压为14V，输出功率为2kW，若将输出电压提高到28V，则输出功率可翻番至4kW左右。当输出电压再增加到42V时，其输出功率就可增大至6kW，甚至更高。如输出电压超过60V，汽车用电安全性将大大降低，系统漏电将造成人身伤亡事故。因此，为了避免触电，输电导线和插接器的绝缘材料和绝缘性能要求更高，从而引发一系列问题出现，因此输出电压确定为42V是安全合理的。在目前大部分汽车仍在使用12V直流设备的情况下，提出了14V／42V过渡型电气系统和42V终结型电气系统两种类型的解决方案。(1)14V／42V过渡型电气系统1)14V／42V过渡型电气系统结构和设计方案14V／42V过渡型电气系统由大功率起动机和发电机、DC／DC转换器、36V吸液性玻璃纤维(AGM)铅酸蓄电池和最新型12V锂聚合物蓄电池等组成，图12．19是这种电源系统的结构示意图。这种系统的特点是按电子电器设备的消耗功率，将用电装置分成为42V供电系统组和14V供电系统组两组。排气三元催化转换系统、挡风玻璃加热装置、发动机电动冷却风扇、电控悬架系统和电磁阀驱动电路等，采用42V供电系统，可大幅度降低负载电流，减小用电装置体积，容易实现高集成度的小型化电子元器件。传统汽车照明系统，过高电压会对采用灯丝型灯光系统造成不利影响，而保持14V供电系统。汽车信号装...
