現(xiàn)代房車的電源分配系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究

1、<p>　　現(xiàn)代房車的電源分配系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究</p><p>　　摘要：本文針對(duì)房車電源設(shè)計(jì)中最重要的電源分配系統(tǒng)進(jìn)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(hù)器的選擇及保險(xiǎn)絲與導(dǎo)線匹配設(shè)計(jì)等四個(gè)方面展開。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：現(xiàn)代房車；電源分配；系統(tǒng)創(chuàng)新；設(shè)計(jì)研究 </p><p>　　中圖分類號(hào)： TN86 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：

2、 A 文章編號(hào)： </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(shè)有蓄電池，供給所需要的電量。房車運(yùn)行時(shí)經(jīng)皮帶帶動(dòng)電壓被控制為一定數(shù)值的發(fā)電機(jī)，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(jī)電壓很關(guān)鍵。常用的控制發(fā)電機(jī)輸出電壓的方法是發(fā)電機(jī)磁場外部控制法，此法能嚴(yán)格控制發(fā)電機(jī)的輸出電壓和蓄電池的充電。 </p><p>　　12個(gè)鉛-酸蓄電池（額定電壓24V）要求充電電壓為28V，而55個(gè)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(dāng)汽車自帶的蓄電池（電瓶）發(fā)出電壓低于蓄電池電壓時(shí)，需要有一個(gè)自動(dòng)開閉器切斷發(fā)電機(jī)與蓄電池的連接，否則會(huì)從蓄電池上

4、產(chǎn)生倒流，使發(fā)電機(jī)成為電動(dòng)機(jī)。電燈電壓是采用蓄電池的額定電壓，為防止蓄電池充電時(shí)電燈過壓，在電燈電路和蓄電池之間串入燈電阻。這個(gè)電阻當(dāng)電燈由蓄電池供電時(shí)被短接，而當(dāng)蓄電池充電時(shí)接入在開閉器上的一個(gè)觸點(diǎn)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(fù)載而定。如果照明負(fù)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(shí)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(dòng)。為防止在輸出側(cè)短路和過壓時(shí)造成損壞，逆變器需有必要的保護(hù)，最好在任何數(shù)目的電燈壞了或切斷時(shí)也能工作。為防止房車運(yùn)行在最高環(huán)境溫度的地區(qū)和最大負(fù)載下發(fā)生過熱，又要保證房車運(yùn)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(dāng)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(jí)，并具有晶體管的控制電路，可裝在車內(nèi)的一個(gè)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(dú)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(xiǎn)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(dǎo)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?jiǎng)澐值脑?，中央電氣盒又可分為普通型與智能型。一般在房車電源設(shè)計(jì)中根據(jù)以下三點(diǎn)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(diǎn)。從電氣性能角度講恰恰相反，硬線型有著更優(yōu)表現(xiàn)，因?yàn)橹醒腚姎夂袃?nèi)部有許多保險(xiǎn)絲繼電器，它們?cè)诠ぷ鲿r(shí)會(huì)散發(fā)出很多熱量，而熱量的聚集會(huì)使溫度升高從而降低保險(xiǎn)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(xiǎn)絲繼電器有一個(gè)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(huì)設(shè)計(jì)成較規(guī)則的長方體型或正方體型，它對(duì)空間的需求相對(duì)來說會(huì)是一個(gè)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(fù)雜的車身環(huán)境空間，因地制宜設(shè)計(jì)成異形，因而其適應(yīng)性也就相對(duì)較好些。 </p><p>　　第三，電氣架構(gòu)。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(jié)構(gòu)復(fù)雜

10、、電氣設(shè)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(shè)備，如組合開關(guān)進(jìn)行通信，大大減少信號(hào)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(hù)器的選擇 </p><p>　　斷路器是控制電氣回路的分盒開關(guān)，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(guān)使用，可同時(shí)斷開相線和中性線并具備短路、過載及過電壓的保護(hù)功能。漏電保護(hù)器是指用于漏電保護(hù)的電氣裝置，主要用于對(duì)有致命危險(xiǎn)的人身觸電提供間接接觸保護(hù)，以及防止電氣設(shè)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(zāi)事故，從而避免車輛發(fā)生火災(zāi)。因此，斷路器與漏電保護(hù)器的選擇相當(dāng)關(guān)鍵。 </p><p>　　大多數(shù)的房車上有很多的電器負(fù)載，通?？煞譃樽栊载?fù)載

12、和感性負(fù)載。阻性負(fù)載在工作過程中，電流相對(duì)穩(wěn)定，很少出現(xiàn)長時(shí)間的電流大幅波動(dòng)，所以通常為這類負(fù)載選擇快熔型斷路器與漏電保護(hù)器，以期在回路發(fā)生短路時(shí)斷路器與漏電保護(hù)器盡快斷開。但感性負(fù)載則與此不同，它們?cè)诠ぷ鬟^程中會(huì)出現(xiàn)較長時(shí)間的超出額定電流一倍甚至數(shù)倍的電流，這時(shí)候慢熔型斷路器與漏電保護(hù)器的開斷特性恰好滿足這類感性負(fù)載的工作要求。但在實(shí)際設(shè)計(jì)中，還要靈活運(yùn)用，結(jié)合斷路器與漏電保護(hù)器的容量綜合考慮[2]。 </p><

13、p>　　漏電保護(hù)器作為接地故障保護(hù)電器具有很高的靈敏度，當(dāng)人體不慎直接觸及絕緣外殼破損的設(shè)備內(nèi)的相線時(shí)，能在數(shù)十毫秒的瞬間切斷僅以毫安計(jì)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(dòng)，影響供電的可靠性和穩(wěn)定性。造成漏電斷路器誤動(dòng)和拒動(dòng)的因素很多，如供電回路的操作過電壓和感應(yīng)雷電過電壓，電子設(shè)備產(chǎn)生的對(duì)地電容電流，電視機(jī)、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(huì)造成漏電保護(hù)器的誤動(dòng)和拒動(dòng)。 <

14、;/p><p>　　四、導(dǎo)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(gè)溫區(qū)，如排氣管附近溫度最高，發(fā)動(dòng)機(jī)本體上次之，發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)再次之，最后是乘客艙。導(dǎo)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(jí)的線型。選擇好線型后要為每根回路選擇線徑。根據(jù)導(dǎo)線所傳輸?shù)膬?nèi)容不同，可將導(dǎo)線分為：電源線、接地線和信號(hào)線。顧名思義，電源線主要作用是給負(fù)載供電；接地

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

16、在短路時(shí)可達(dá)到100多A，此時(shí)導(dǎo)線和保險(xiǎn)絲電阻雖然很小，但在短路電流通過時(shí)會(huì)在瞬間發(fā)出大量的熱量，當(dāng)熱量達(dá)到一定時(shí)，保險(xiǎn)絲會(huì)因溫升而熔斷，導(dǎo)線就會(huì)因芯線的溫升而導(dǎo)致絕緣層熔毀，如果這時(shí)保險(xiǎn)絲先熔斷，而此時(shí)導(dǎo)線絕緣層完好，則導(dǎo)線和保險(xiǎn)絲是匹配的；如果導(dǎo)線的絕緣層已經(jīng)開始熔毀但保險(xiǎn)絲卻沒有熔斷，則導(dǎo)線和保險(xiǎn)絲是不匹配的，而且存在發(fā)生火災(zāi)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(xiǎn)絲容量來選取的，而接地線則可以根據(jù)負(fù)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(shè)計(jì)中常常可以看到在負(fù)載的兩端，電源線和接地線的線徑并不一致。如給兩個(gè)前霧燈共用1 個(gè)15A的保險(xiǎn)絲，其電源線需選擇法標(biāo)的0.75或日標(biāo)的0.85，或更大一級(jí)的線徑來匹配15A的保險(xiǎn)絲，但其接地線卻可根據(jù)負(fù)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(fèi)，有違綠色設(shè)計(jì)理念。 </p><p>　　隨著國人對(duì)房車的需求和認(rèn)知水平不斷地提高，房車的電氣安全性能已經(jīng)作為一項(xiàng)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(guān)注。如何建立一套完整的房車電源分配系統(tǒng)計(jì)算方法和過程已成為所有汽車產(chǎn)品制造商的一項(xiàng)共同課題。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p>&