汽车双电压方案


进入21世纪,汽车电压升级的问题就进入了实质性的议事日程,试验性应用已经开始。

在新的电气系统中,有两种实施方案,一种是全车42V单电压方案,另一种是14V/42V双电压方案。前者会对目前汽车零配件制造行业产生重大冲击,后者则冲击较小,过渡平缓。因此汽车工业界倾向于双电压方案。

早在20世纪90年代,德国成立了车载电源论坛(Forumbordnrtz),参加这一机构的成员有大众、奥迪、宝马、欧宝和保时捷,该机构主要从事用42V电源供电规范的标准化研究,提出了14V/42V双电压供电系统的规范草案。另外,福特与麻省理工学院也发起组织的MIT/工业联盟,成员包括通用、戴姆勒—奔驰、宝马、雷诺、沃尔沃、西门子、博世、摩托罗拉、德尔菲等知名汽车商、零部件商及电子电讯商。该组织主要是研究14V/42V双电压供电系统对汽车电器与电子设备的影响及实现方法。为推动这一工作发展,美国汽车工程学会(SAE)还专门成立了双/高电压车辆电子系统委员会。从参与这一计划研究的广泛性来看,这一新的电气系统结构已经得到了国际汽车工业界的认可。

14V/42V双电压方案的内容是:将汽车电器与电控装置根据耗电大小分为两组,中小功率为一组,用14V电压供电,较大功率电器装置采用42V电压供电,这些装置平均功率分别在400—1000W范围内,峰值功率可高达500—5000W。提高电压值,可以减少电器装置本身的体积、质量和损耗,也有利于控制装置的小型化,提高集成度。例如三元催化转换加热器、挡风玻璃加热器、冷却风机、电气悬架、电磁阀驱动电器等。传统电器及部分电器装置(例如照明、信号、仪表板、电动摇窗机、中央控锁系统、发动机电子燃油喷射装置、点火控制装置等)功率不大,采用14V供电有利。新的供电系统与传统供电系统有完全的兼容性,这是该系统的基本特点。

14V/42V双电压变换过程如下:交流电发动机输出42V高电压,借助一个DC/DC变换器(直流变换器),由42V变换14V。在这个系统中,DC/DC变换器将供电系统分隔为两个具有不同电压等级的供电系统,除降压外,还在整个电气系统电能分配管理起到重要作用。

当然,双电路供电系统也有它的缺点,例如需要两个14V及42V蓄电池组,因而增加了车辆附加承载,占用更大的空间及增加造价。而且尚待解决的问题不少,例如DC/DC变换器产生的电磁干扰;高电压瞬态现象及抑制控制方法;双电压电器系统在车辆运行时的功率流向及分配问题等等;但是,做为一种方向,汽车电气电压升级将会在未来几年付诸实施。(2000.7.1)

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