汽車車載系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)范文
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《電源技術(shù)應(yīng)用》2014年第三期
1.1要求蓄電池的內(nèi)阻要小，大電流輸出時的電壓穩(wěn)定，以保證有良好的起動性能。
1.2要求蓄電池的充電性能良好、使用壽命長、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，譬如儀表盤的時鐘，某些需要供電的內(nèi)存等等，汽車處于行駛狀態(tài)下時，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，在每一個通道之內(nèi)，都應(yīng)該設(shè)計(jì)一個配套的智能繼電器實(shí)現(xiàn)對其的有效控制。
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)通電阻相對較大，所產(chǎn)生的焦耳效應(yīng)會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)了一個單片機(jī)控制系統(tǒng)，這一系統(tǒng)中主要包括電流檢測電路、電壓檢測電路以及初級線圈驅(qū)動電路，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)對檢測電路上電流的實(shí)時保護(hù)，以及對總線電流大小形成過載保護(hù)，我們通常會在檢測電路中設(shè)置低通運(yùn)算和霍爾傳感器兩大部分來對電路進(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，才能在激烈的競爭中取得領(lǐng)先優(yōu)勢。
作者：劉娟單位：長沙職業(yè)技術(shù)學(xué)院南院汽車工程系
