汽车电气系统研究与探索 林奕夫 （华北电力大学 北京 １０２２０６） 摘要：分析车载电气系统的用电量趋势，探讨有效提高电气系统电压值的主要途径与方案，电压值 为４２Ｖ的车载电气系统不但能够满足电器与电子设备的用电需要．而且还能够有效保护电子、人身以及 电器元件。并对４２Ｖ电压值的车载电气系统结构进行方案设计．且预测实施时间，阐述其面临的挑战与发 展趋势 关键词：汽车；电气系统；车载电气设备 中图分类号：Ｕ４６ 文献标识码：Ａ 表１ 车载电气设备和最大消耗功率 由于社会经济得到迅速发展．提高 了人们的生活水平．同时人们对现代主 要的代步工具．即汽车要求也更高 不 但要求汽车的安全、运载、快捷、操作简 单等基本功能，还要求具备舒适、环保、 灵活、美观等特点，因此。汽车电气设备 得到不断改善 为汽车性能得到提高的 同时减轻车身重量．因此．使用电子设 备取替机械部件 随着电气产品增多． 汽车上的导线数量和长度、种类也随之 增加．尤其增加最快的是信号线 车载 电气系统面临着更高的要求与更大的 挑战．尤其是对输出功率具有更高的要 求 １车载电气负载研究 汽车电气设备用电功率在２０世纪 变．合理增加一些车载电气设备．使功 案③详细进行研究。 ③适 的７０年代从大概５００Ｗ增加至９Ｏ年代 率的消耗真正达到最大输出功率：末的２ｋＷ。在过去几年中．平均每年增 当增加一些车载发电系统的输出功率 加ＩＯＯＷ．用电量在未来几年里会以 ３００％的速率进行增长（见表１）。若是所 ３方案的合理实施 以满足电气设备所需功率．包括新开发 ３．１方案分析 的大功率的电气系统 在这三个方案 方案③为提高汽车车载发电系统 输出功率．应增加发电系统的输出电 有设备同时进行工作．那么车载电源系 统的输出功率需要更大．汽车电气的负 载功率不断增加是世界汽车工业的必 然发展趋势 中．方案①无法适应汽发展的趋势．只 型上还有发展空间．但会限制到整个汽 能被淘汰；方案②在短时期内的某些车 压、电流。增加电流能够极大影响电气 系统中的线路结构的布置、电气元件与 车行业的发展．尤其无法适应高档车类 特性、线束质量和可靠性等．所以不提 的发展．无法满足社会与市场经济的需 倡使用增加电流的方法 以增加电压的 求．也会在一段时间后被淘汰：方案③ 方法提高系统的输出功率．能够有效降 很好解决．但由于必须大改动．甚至是 增加电压值．也能够提高部分电气元件 效率 因为汽车电气系统具有自身特 发动机的转速范围较大．不同的转速能 ２应对方案的正确选择 由于汽车工业的迅速发展．为使发 可以把汽车工业的发展中遇到的问题 低电流．防止发生各种不利影响．而且 电系统达到最大的输出功率．应采取的 应对方案有：①不再在汽车上装入各种 新开发大功率的车载电气系统．因此．的输出功率上．不对原电气系统进行改 收稿日期：２０１２—１０—１５ ① 新电气设备，保持现状不变；②在原有 实施过程显得相当困难．面临严峻挑 点，增加电压会受到一定的限制，有：战．所以要分阶段进行实施。本文就方 １７６ 万方数据科技创业月刊２０１２年第１２期 汽车电气系统研究与探索 够影响发电机的特．增加电压值也导致 表２国际汽车实施４２Ｖ电压值的时间表 蓄电池体积与质量增加．占据更大的空 间。②增加电压值也会影响车载电气元 件，如存储器、ＦＥＴｓ、ＩＣｓ、ＭＣＵｓ、ＤＳＰｓ、模 拟电路和分离元件等。电压增加不仅影 响其使用性能．还影响其成本与可靠 性．特别是直接和电源连接的设备受到 的影响最大．电气元件的发热量也随之 变大 如，存储器、微控制器、数字信号 的处理器等各种低电压设备．其电压值 与功耗的发展趋势不断减小．低工作电 压使其对系统产生的瞬态电压越加敏 感 所以．增加电压应该充分考虑对设 备的各种不利影响。③增加电压导致电 磁兼容性更加差．增加了电磁干扰性． 也增加了电子器件与人身电磁的骚扰 性．也降低了周围电子设备与人身运行 的能力．机动车的电子电器电磁辐射规 定不能高于标准抗扰性的限值．而且增 功率进行分配．通过中央控制器．管理 压值在将来也可能得到进一步的提高 加成本以及设备的复杂性与技术难度 及协调整个汽车的功率需求．合理分配 参考文献 也加大。 功率 前者与后者比较能够减少线束的 数量和导线的长度质量．布置也比较简 １思元奎．浅析对汽车电气系统的违规操作 ３．２ ４２Ｖ系统的结构布置见图１ 及其危害［Ｊ］．青海交通科技，２００９（４） 现阶段．汽车的发电系统在电压调 单．４２Ｖ电气元件的散热效果明显。 ２王继卫．李俄收．汽车电气系统过电压的 节器对电压值输出有两种：①工作电压 ３．３科学预测实施时间 产生及其抑制分析［Ｊ］．交通标准化，２００６ 的等级是１２Ｖ．调节电压的差值是 国际上对汽车４２Ｖ电压值的实施 （１０） １３．９＋０．３５Ｖ：②工作电压的等级是２４Ｖ， 时间进行科学预测（见表２）。 ３ Ｒ．Ａ．Ｎａｚａｒｏｖ．Ｓ．Ａ．Ｎｉｋｕｌｉｎ．Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ， 调节电压的差值是２８．１￣０．１２Ｖ 蓄电池 ４ ４２Ｖ汽车电气系统的挑战 、ａ Ｎｅｃｋ Ｐｒｏｆｉｌｅ ｉｎ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｂｏｄｙ Ｓｈｅｅｔ 系统对应的电压值分别是１２Ｖ、２４Ｖ。通 Ｓｔｅｅｌｓ ｗｉｔｈ Ｖａｒｉｏｕｓ Ｓｔｒｅｓｓ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒｓ 常汽油车是使用电压值为１４Ｖ．柴油车 与发展 ［Ｊ］．Ｒｕｓｓｉａｎ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ（Ｍｅｔａｌｌｙ），２０１０ 是使用电压值为２８Ｖ 所以能够通过提 主要面临的挑战有：①必须增加蓄 ４ Ｓ．Ｎ．Ｖｏｔｉｎｏｖ：Ｖ．Ｐ．Ｋｏｌｏｔｕｓｈｋｉｎ：１．Ｅ． 高１４Ｖ等级电压至４２Ｖ．蓄电池是 电池的储能容量．需要再量储存制动。 Ｌｙｕｂｌｉｎｓｋｉｉ；Ａ．Ｖ．Ｖｅｒｔｋｏｖ；Ｓ．Ａ．Ｎｉｋｕｌｉｎ； ３６Ｖ．不但符合电器、电子设备的用电功 且体积要小；②厂商必须研制与４２Ｖ电 Ｖ．Ｙｕ．Ｔｕｒｉｌｉｎａ：Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ 率发展需要．还能以现代技术有效保护 气元器件相符的半导体；③继电器在结 Ｖａｎａｄｉｕｍ Ａｌｌｏｙｓ Ｃｌａｄ ｂｙ ａ Ｆｅｒｒｉｔｉｃ Ｃｏｒｒｏ— ｓｉｏｎ——ｒｅｓｉｓｔａｎｔ Ｓｔｅｅｌ ｉｎ Ｌｉｑｕｉｄ——ｍｅｔａｌ Ｈｅａｔ—— 电子、人身和电器元件，保持其运行能 合、断开．开关在开、闭时，４２Ｖ电源系 ｒａｎｓｆｅｒ Ａｇｅｎｔｓ［Ｊ］．Ｒｕｓｓｉａｎ Ｍｅｔａｌｌｕｒｙｇ 力 统产生强烈电火花，需要灭弧；④供应 ｔ商与购买者能否认可并接受新电压标 （Ｍｅｔａｌｌｙ），２００９ 晖Ｉ 笄 Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ展胜 ５ Ｐ．Ｎｉｃａｓｔｒｉ．Ｈｅｎｒｙ Ｈｕａｎｇ．４２Ｖ Ｐｏｗｅｒ Ｎｅｔ： 准和电气设备；⑤必须降低电气与电子 Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ ｔｈｅ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｅｌｅｃｔｒｉ ｃａｌ Ｐｏｗｅｒ ｆｏｒ Ｉ ——————＿＿｜启动／发电 一转换祷 启动机／ 设备分布式、集中式的布置结构成本， 发电机 ｔｈｅ２１ｓｔ Ｃｅｎｔｕｒｙ［Ｊ］．Ｆｕｔｕｒｅ Ｔｒｎａｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ 避免电磁干扰增加．电磁兼容性必须符 Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｐｒｏｃ，２００９ 合标准要求的限值．完善各种补救措施 （责任编辑何丽） ｛珂ｆＨ器组『Ｊ变抉器蛆ｆ Ｉ负载ｌ ｉｔ．等：⑥增加车载的电气负荷对发动机功 率的输出提出更加高的要求 Ｉ １２＂４＇ 、５ｖ、３． ｌ ｆ ～ ｌ等电压值负载Ｉ ｌ 主要发展方向：①汽车的电气系统 复杂化．但设计人性化；②电气系统采 图１ ４２Ｖ车载电气系统电路布置 取智能化和网络化进行管理：③双电压 汽车电气、电子设备能够分散布 的电气系统和功率分配、管理系统得到 置．采取分散功率的分配原则，把电气、 研制与投入使用；④汽车工业和电子工 电子设备在汽车各位置进行分散布置． 业得到同步发展．设备标准化．共用协 通过各位置的连接盒对其进行管理及 议与标准：⑤出台车载电气４２Ｖ电压值 协调功率：也能够集中布置．采取中心 技术的有关标准 且车载电气系统的电 万方数据ＰｌｏＮＥＥＲｌＮＧ ＷＩＴＨ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮ０ＬＯＧＹ Ｍ０ＮＴＨＬＹ ＮＯ．１２ ２０１２ １７７