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汽車車載系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)范文

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汽車車載系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)

《電源技術(shù)應(yīng)用》2014年第三期

1汽車車載系統(tǒng)對(duì)電源的要求

1.1要求蓄電池的內(nèi)阻要小,大電流輸出時(shí)的電壓穩(wěn)定,以保證有良好的起動(dòng)性能。

1.2要求蓄電池的充電性能良好、使用壽命長(zhǎng)、維護(hù)方便或少維護(hù),以滿足汽車使用性能要求。

1.3要求發(fā)電機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化范圍內(nèi)都能正常發(fā)電且電壓穩(wěn)定,以滿足用電設(shè)備的用電需求

1.4要求發(fā)電機(jī)的體積小、重量輕、故障率低、發(fā)電效率高、使用壽命長(zhǎng)等,以確保汽車使用性能要求。

2.汽車車載系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)

2.112V汽油車車載系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)

2.1.1分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)車載電源管理系統(tǒng)中,12v穩(wěn)壓控制模塊可用作12V可控穩(wěn)定電壓和12V常通電源。在這電源系統(tǒng)中,常通穩(wěn)定電源主要功能是給一些車載電器進(jìn)行供電,譬如儀表盤的時(shí)鐘,某些需要供電的內(nèi)存等等,汽車處于行駛狀態(tài)下時(shí),ECU數(shù)字電路的電力主要來源于12v可控穩(wěn)定電壓。另外,霍爾電流傳感器的使用能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池充電、放電過程的監(jiān)視,并能大概估計(jì)出蓄電池的SOC值。總體而言,汽車的電源管理系統(tǒng)中供應(yīng)電能的形式主要是以電源通道的形式進(jìn)行,其中,在每一個(gè)通道之內(nèi),都應(yīng)該設(shè)計(jì)一個(gè)配套的智能繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)其的有效控制。

2.1.2基于智能繼電器的電源通道設(shè)計(jì)所謂的“電源通道”,就是一種具有控制電流以及能夠保護(hù)過電流的電能傳輸通道。而隨著智能繼電器在車載電源系統(tǒng)中的應(yīng)用,電源通道的電流保護(hù)和電流控制等功能在某種程度上得到了有效的強(qiáng)化。目前,隨著科技的發(fā)展,汽車電源系統(tǒng)中,傳統(tǒng)的繼電器已經(jīng)漸漸難以滿足對(duì)電流的有效控制,因而我們引入了模擬半導(dǎo)體功率器件(如IGBT、MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管等等)。實(shí)際上,有些半導(dǎo)體功率器件甚至還能實(shí)現(xiàn)過熱、過壓和過電流等方面的保護(hù)功能,但由于其內(nèi)部導(dǎo)通電阻相對(duì)較大,所產(chǎn)生的焦耳效應(yīng)會(huì)伴隨著大量的熱量散失,所以,模擬半導(dǎo)體功率器件在車載大直流電源開關(guān)控制方面的應(yīng)用目前還難以真正實(shí)現(xiàn)。因而,本設(shè)計(jì)所選用的是一種普通車載繼電器,設(shè)計(jì)過程中,為輔助其運(yùn)行,還特別設(shè)計(jì)了一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng),這一系統(tǒng)中主要包括電流檢測(cè)電路、電壓檢測(cè)電路以及初級(jí)線圈驅(qū)動(dòng)電路,當(dāng)然,還有連接車載總線通信的總線接口。該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中,為了保證智能繼電器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)檢測(cè)電路上電流的實(shí)時(shí)保護(hù),以及對(duì)總線電流大小形成過載保護(hù),我們通常會(huì)在檢測(cè)電路中設(shè)置低通運(yùn)算和霍爾傳感器兩大部分來對(duì)電路進(jìn)行放大。智能繼電器主要是通過LIN總線的設(shè)計(jì)保證與車載網(wǎng)絡(luò)之間實(shí)現(xiàn)信息交換,而普通繼電器的主要功能就是要一定限度內(nèi)的過載電流確保分?jǐn)啵绻嵌搪窢顩r下形成的大電流,該繼電器則難以發(fā)揮作用。正是因此,在短路保護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,往往還需要設(shè)置相關(guān)的短路保護(hù)器件,例如自恢復(fù)熔絲等等。

2.224V柴油車車載電源設(shè)計(jì)

2.2.1正電源設(shè)計(jì)通過采用開關(guān)電源穩(wěn)壓轉(zhuǎn)換器,在輸入端接入24V直流,使得輸出端輸出5V直流。作為所輸入直流電源的載體,供電線路設(shè)計(jì)上還需要設(shè)置濾波電路。為了保護(hù)電源芯片,防止電源接反和電源過壓等情況的發(fā)生,往往要通過加二極管進(jìn)行控制,輸入端和輸出端的電容是濾波電容,則在輸出端要加上發(fā)光二極管DS1進(jìn)行+5V電源指示。

2.2.2負(fù)電源設(shè)計(jì)一般情況下,通過采用開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器ICL7660AMJA,能夠容易實(shí)現(xiàn)-5V電源。ICL7660的工作溫度范圍在-55℃至+125℃之間,輸入電壓范圍在1.5V至10V之間,設(shè)計(jì)過程中,通過使用CMOS工藝所制成的小功率、高效率的低壓直流轉(zhuǎn)換器,一方面可以保證由單電源到對(duì)稱輸出雙電源轉(zhuǎn)換的順利進(jìn)行,另一方面還能保證倍壓和多倍壓的輸出。

3.結(jié)語:

未來,隨著汽車逐漸成為大眾商品,人們對(duì)汽車的設(shè)計(jì)要求不僅僅在于行駛功能,更多的在于內(nèi)部舒適度、便捷度等各方面的功能指數(shù),因而對(duì)于車載系統(tǒng)的研究迫在眉睫。汽車企業(yè)只有不斷深入研究汽車車載系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)理論,并不斷優(yōu)化汽車內(nèi)部各種電子設(shè)備的使用,才能在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中取得領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

作者:劉娟單位:長(zhǎng)沙職業(yè)技術(shù)學(xué)院南院汽車工程系

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