現(xiàn)代房車的電源分配系統(tǒng)創(chuàng)新設計研究

1、<p>　　現(xiàn)代房車的電源分配系統(tǒng)創(chuàng)新設計研究</p><p>　　摘要：本文針對房車電源設計中最重要的電源分配系統(tǒng)進行研究，并從房車電源供電系統(tǒng)、中央電氣盒的選擇、斷路器與漏電保護器的選擇及保險絲與導線匹配設計等四個方面展開。 </p><p>　　關鍵詞：現(xiàn)代房車；電源分配；系統(tǒng)創(chuàng)新；設計研究 </p><p>　　中圖分類號： TN86 文獻標識碼：

2、 A 文章編號： </p><p>　　一、房車電源供電系統(tǒng) </p><p><b>　　1、直流供電 </b></p><p>　　多年來房車的發(fā)電和用電都采用直流電。在供電系統(tǒng)中設有蓄電池，供給所需要的電量。房車運行時經(jīng)皮帶帶動電壓被控制為一定數(shù)值的發(fā)電機，以確保蓄電池正常充電。蓄電池電壓常為24V或110V，充電電壓則分別控制在28V和

3、135V，因此控制好發(fā)電機電壓很關鍵。常用的控制發(fā)電機輸出電壓的方法是發(fā)電機磁場外部控制法，此法能嚴格控制發(fā)電機的輸出電壓和蓄電池的充電。 </p><p>　　12個鉛-酸蓄電池（額定電壓24V）要求充電電壓為28V，而55個蓄電池（額定電壓是110V）大約用135V的充電電壓來保持良好的充電狀態(tài)。當汽車自帶的蓄電池（電瓶）發(fā)出電壓低于蓄電池電壓時，需要有一個自動開閉器切斷發(fā)電機與蓄電池的連接，否則會從蓄電池上

4、產(chǎn)生倒流，使發(fā)電機成為電動機。電燈電壓是采用蓄電池的額定電壓，為防止蓄電池充電時電燈過壓，在電燈電路和蓄電池之間串入燈電阻。這個電阻當電燈由蓄電池供電時被短接，而當蓄電池充電時接入在開閉器上的一個觸點就是起這種作用的。在變換的過程中在燈上能看到閃爍，燈電阻的阻值根據(jù)車上照明負載而定。如果照明負載的變化很大，則該系統(tǒng)很不理想[1]。 </p><p><b>　　2、逆變器 </b></

5、p><p>　　考慮蓄電池在充電時和放電后的正常電壓變化，逆變器能在很寬的輸入電壓范圍內(nèi)工作。逆變器電路能降低由于蓄電池電壓的變化引起的照度波動。為防止在輸出側短路和過壓時造成損壞，逆變器需有必要的保護，最好在任何數(shù)目的電燈壞了或切斷時也能工作。為防止房車運行在最高環(huán)境溫度的地區(qū)和最大負載下發(fā)生過熱，又要保證房車運行在最低環(huán)境溫度的地區(qū)元件不發(fā)生問題或其參數(shù)在允許偏差之內(nèi)，逆變器要裝在車上的適當位置并配有散熱裝置。

6、</p><p>　　逆變器按類型可分為三種：一是集中式逆變器，一般采用可控硅輸出級，并具有晶體管的控制電路，可裝在車內(nèi)的一個防塵箱內(nèi)或裝在車下的防水箱內(nèi)。二是半集中式逆變器，常是晶體管逆變器，分裝在車上防塵箱內(nèi)或集裝在車上或車下共用箱子里。三是單獨逆變器，是種晶體管逆變器，常裝在車上盡可能靠近燈管的地方，箱體起散熱器作用，周圍空氣必須流通。 </p><p>　　二、中央電氣盒的選擇 &

7、lt;/p><p>　　中央電氣盒是全車電源分配的總樞紐。內(nèi)部主要是保險絲和繼電器，智能型的電氣盒內(nèi)部還包含電子控制元器件。中央電氣盒按照連接方式可分為硬線型和PCB型，兩者區(qū)別在于前者是導線通過端子直接連接到電氣盒，后者是通過接插件連接到電氣盒；如果按照是否含有電子控制單元劃分的話，中央電氣盒又可分為普通型與智能型。一般在房車電源設計中根據(jù)以下三點綜合考量最優(yōu)中央電器盒： </p><p>

8、　　第一，成本。通常PCB型比硬線型成本高，但并不意味著PCB型就比硬線型有更多優(yōu)點。從電氣性能角度講恰恰相反，硬線型有著更優(yōu)表現(xiàn)，因為中央電氣盒內(nèi)部有許多保險絲繼電器，它們在工作時會散發(fā)出很多熱量，而熱量的聚集會使溫度升高從而降低保險絲繼電器的性能。相比之下，硬線型的中央電氣盒有更多的散熱通道且上下貫通，這就大大減少了熱量的聚集使保險絲繼電器有一個更優(yōu)的工作環(huán)境。 </p><p>　　第二，環(huán)境及空間。通常不

9、同的車輛提供給電氣盒使用的空間形狀相異性很大。而PCB 型的電器盒由于其制造工藝性通常會設計成較規(guī)則的長方體型或正方體型，它對空間的需求相對來說會是一個比較規(guī)則的矩形體；而硬線型的電器盒卻沒有這方面要求，它可以根據(jù)復雜的車身環(huán)境空間，因地制宜設計成異形，因而其適應性也就相對較好些。 </p><p>　　第三，電氣架構。智能型電氣盒是將普通型的電氣盒與車身控制器集成起來更節(jié)省空間。在中高端房車中，由于車身結構復雜

10、、電氣設備多，所以空間更為緊張，在這種情況下智能電氣盒節(jié)省下來的空間就彌足珍貴。智能型電氣盒可通過CAN Bus與其他電器設備，如組合開關進行通信，大大減少信號線的數(shù)量；與其他電氣盒通信，可以很大程度上縮短電源線的長度。 </p><p>　　三、斷路器與漏電保護器的選擇 </p><p>　　斷路器是控制電氣回路的分盒開關，若以空氣為滅弧介質(zhì)的成空氣斷路器，若以六氟化硫氣體為滅弧氣質(zhì)的稱

11、六氟化硫斷路器。斷路器一般以額定電流選擇作為電氣回路的總開關使用，可同時斷開相線和中性線并具備短路、過載及過電壓的保護功能。漏電保護器是指用于漏電保護的電氣裝置，主要用于對有致命危險的人身觸電提供間接接觸保護，以及防止電氣設備或線路因絕緣損壞發(fā)生接地故障由接地電流引起的火災事故，從而避免車輛發(fā)生火災。因此，斷路器與漏電保護器的選擇相當關鍵。 </p><p>　　大多數(shù)的房車上有很多的電器負載，通?？煞譃樽栊载撦d

12、和感性負載。阻性負載在工作過程中，電流相對穩(wěn)定，很少出現(xiàn)長時間的電流大幅波動，所以通常為這類負載選擇快熔型斷路器與漏電保護器，以期在回路發(fā)生短路時斷路器與漏電保護器盡快斷開。但感性負載則與此不同，它們在工作過程中會出現(xiàn)較長時間的超出額定電流一倍甚至數(shù)倍的電流，這時候慢熔型斷路器與漏電保護器的開斷特性恰好滿足這類感性負載的工作要求。但在實際設計中，還要靈活運用，結合斷路器與漏電保護器的容量綜合考慮[2]。 </p><

13、p>　　漏電保護器作為接地故障保護電器具有很高的靈敏度，當人體不慎直接觸及絕緣外殼破損的設備內(nèi)的相線時，能在數(shù)十毫秒的瞬間切斷僅以毫安計的故障電流，避免發(fā)生電擊致死事故，但這種高靈敏度也容易造成誤動，影響供電的可靠性和穩(wěn)定性。造成漏電斷路器誤動和拒動的因素很多，如供電回路的操作過電壓和感應雷電過電壓，電子設備產(chǎn)生的對地電容電流，電視機、變頻空調(diào)、電子鎮(zhèn)流器等產(chǎn)生的高次諧波，電流直流分量過大等都會造成漏電保護器的誤動和拒動。 <

14、;/p><p>　　四、導線線徑的選取原則 </p><p>　　一般將房車上的空間根據(jù)工作溫度的不同將其劃為幾個溫區(qū)，如排氣管附近溫度最高，發(fā)動機本體上次之，發(fā)動機艙內(nèi)再次之，最后是乘客艙。導線線型的選取主要根據(jù)溫度來為不同的溫區(qū)選擇不同溫度等級的線型。選擇好線型后要為每根回路選擇線徑。根據(jù)導線所傳輸?shù)膬?nèi)容不同，可將導線分為：電源線、接地線和信號線。顧名思義，電源線主要作用是給負載供電；接地

15、線主要作用是給負載提供電流回流到蓄電池負極的通路；信號線主要作用是在不同的模塊器件之間傳輸信號。 </p><p><b>　　1、電源線 </b></p><p>　　導線與保險絲的匹配主要體現(xiàn)在短路時。當短路發(fā)生時，保險絲和導線同時通以同樣大小的電流，這個電流比正常工作電流大很多倍，比如溫度等級為80℃的0.5的導線在環(huán)境溫度為40℃時的極限工作電流為10多A，但

16、在短路時可達到100多A，此時導線和保險絲電阻雖然很小，但在短路電流通過時會在瞬間發(fā)出大量的熱量，當熱量達到一定時，保險絲會因溫升而熔斷，導線就會因芯線的溫升而導致絕緣層熔毀，如果這時保險絲先熔斷，而此時導線絕緣層完好，則導線和保險絲是匹配的；如果導線的絕緣層已經(jīng)開始熔毀但保險絲卻沒有熔斷，則導線和保險絲是不匹配的，而且存在發(fā)生火災的隱患。 </p><p><b>　　2、接地線 </b>

17、</p><p>　　接地線線徑的選擇與電源線有所不同。電源線是根據(jù)保險絲容量來選取的，而接地線則可以根據(jù)負載直接選擇，這是由接地線的主要作用決定的。所以在房車電源設計中常?？梢钥吹皆谪撦d的兩端，電源線和接地線的線徑并不一致。如給兩個前霧燈共用1 個15A的保險絲，其電源線需選擇法標的0.75或日標的0.85，或更大一級的線徑來匹配15A的保險絲，但其接地線卻可根據(jù)負載的大小直接選擇0.5。如果將接地線使用與電源

18、線一樣大的線徑，反而是一種浪費，有違綠色設計理念。 </p><p>　　隨著國人對房車的需求和認知水平不斷地提高，房車的電氣安全性能已經(jīng)作為一項決定房車品質(zhì)的重要內(nèi)容越來越多的引起汽車產(chǎn)品制造商的關注。如何建立一套完整的房車電源分配系統(tǒng)計算方法和過程已成為所有汽車產(chǎn)品制造商的一項共同課題。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p>&