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现代汽车４２Ｖ电源系统新技术
作者：刘晓岩
来源：《中国新技术新产品》2009年第07期
摘要：现代汽车需要更多的电力以便把最新的技术融入在他们的设计中。目前的14伏电源总线的已成为不足。解决方案就是把一个42伏的电源系统应用到未来的汽车，提供汽车所需要的必要电力。这些即将到来的变化将改善燃油效率，提高动力，使汽车变得更安全，舒适，方便。
关键词：新技术；42伏电压系统；启动机与发电机一体化
1为什么要采用42V 电力系统
20世纪80年代以来，汽车上采用的电子新装置和新技术不断增多，汽车的电能消耗量不断增加,使汽车原有的电能供应系统出现严重不足。
现在广泛使用的12V 汽车电源已经有50 多年的历史了。然而，随着汽车技术的快速发展，越来越多的电子元件被应用于汽车之上，在过去的20 年里，汽车上电能的消耗量增加了一倍之多。
12V 电源能提供的能量大约在3KW 左右，由图2可见，传统12V 汽车电源将严重限制未来汽车的发展。
2 为什么要采用42V 电力系统
由电功率计算公式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
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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重量，而且对发动机机舱和车厢内的空间布置也会带来困难。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主要的解决办法。 为什么电源电压不提升得更高一些？为什么不是60V 或100V？因为根据欧洲的安全法规，人体的安全电压在50V 以内，任何超过60V电压的系统，在导线及连接处都要有特殊的绝缘措施，这将势必增加系统的重量和提高成本。选择42V电压即满足政府法规的安全要求，并可以提供足够的电力运行目前所有的汽车电气设备。在可预见的未来，42伏的系统能够满足汽车对电力的需求。
42V 电源标准实际上是以36V 蓄电池为基础，配上一个42V 交流/直流发电机向蓄电池充电。它就类似与今天的12V 标准电池配上一个14V 的交流发电机。
3 42V电源系统对汽车及行业新技术所带来的机遇
新型42V汽车电源系统标准的实施，将使汽车电器零部件设计和结构发生重大变革。某些部件将进行优化设计，某些部件将被淘汰，还将开发和生产一些新技术产品。
整车：21世纪汽车将采用网络技术、导航系统、车载计算机技术以及电子制动、电子伺服制动和转向、电动水泵和燃油泵、电动座椅、电加热座椅、电加热三效催化转化器等新技术，并向智能化驾驶方向发展；
发动机：即将采用的无凸轮轴电控气门配气相位电磁阀系统将取消凸轮轴、气门挺杆、气门摇臂、液压挺柱、正时齿轮等部件，大大简化发动机的结构。集成起动-发电机系统是42V汽车电源系统中的主要部件，其最大功率可由目前1.5kW提高到8kW，发电效率在整个工作转速范围内高达80%以上；威斯蒂安（Visteon ）公司已经开发了起动发电机（见图3）.使车辆的起动更容易，声音更小。发电机的燃料效率提高了6至12 ％ ，并减少排放量的10-15％。
电动机和电磁阀：采用42V电源系统后，可使电动机和电磁阀质量降低20%左右。较小的电动机可使车门减薄、座椅下空间增大、乘坐宽敞；
照明系统：系统电压提高后，现在的照明装置均不能采用。前照灯必须采用高强度放电灯，并配备功能可靠的防眩目装置。其他灯具也将采用氖气灯，以延长使用寿命。因此车内、外灯将要重新设计。
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电路开关和连接器：电压提高3倍，导线的直径可减少到原来的1/3，线束在质量和体积上减少25%左右。将淘汰机械式继电器，采用多路传输控制系统，其具有诊断能力和电路保护功能。
能使新技术的应用成为可能。在42V电气系统中,线控技术、行驶平顺性控制装置、电子加热式催化器和电磁阀系统都能更有效地使用,为车辆的结构改进提供了更大的可能性。发动机的一些附件如转向助力泵、水泵、冷却风扇、空调压缩机和气泵等可直接由新的电源系统驱动,从而减少空转消耗,提高能源利用效率。
4 42V电源系统应用对新技术所面对的挑战
把14伏电子系统变为42伏电子系统不是简单的更换电池和汽车电气设备的线路。汽车的结构必须进行重新设计，并改变原来的配套体系、装配方式以及试验设备，整车厂和电子配件厂都面临设计和生产的改变，特别是对于电器配件厂家，研制新产品迫在眉睫。发动机厂同样面对设计、生产及测试设备的改进；继电器、开关和导线的电弧现象也是一个必须解决的问题，最近的研究成果显示，42V电弧圆弧水平跳转的能量是14V系统中的50-100倍。这样的电弧可以产生高达1800F的高温。电化学腐蚀也随着电压的增加而加快;然而，这个跳转成正比的电压增加。导致塑料绝缘物质起火，甚至烧熔金属。这些元件的设计应该能防止电弧。特别是在更换保险丝、电池和其它元件时可能发生短路的部件。 结束语
应用42伏技术会带来改善燃油效率，增加功率，提高安全水平，使汽车变更加舒适。欧洲汽车公司率先使用了42V电源标准，奔驰和宝马两大公司在2003年已经将42V汽车推向市场。42V汽车2002年达到4.6万辆，2005年达到87万辆.2010年将达到1289万辆。目前.我国相关行业已对这一汽车新技术正进行深入的研究。 参考文献
[1]姚勇，吴立勋，谭海云，吕杏梅，未来汽车的友展方向-42 V汽车电器系统[J].新技术新工艺，2004，（3）.
现代汽车42V电源系统新技术
