芻議汽車42V電源系統的技術現狀以及發展趨勢

黃剛

（湖北交通職業技術學院，湖北 武漢 430300）

芻議汽車42V電源系統的技術現狀以及發展趨勢

黃剛

（湖北交通職業技術學院，湖北 武漢 430300）

文章主要對目前汽車42V電源系統的現狀進行分析和探討，并在此基礎上對未來的發展趨勢做出了合理的預測以及科學的分析。

汽車；42V電源；現狀及發展

電子設備以及電氣作為汽車的主要構成部門，其性能以及質量將會對汽車的經濟性、動力性、舒適性以及安全性產生影響。在市場不斷發展以及影響下，汽車電源系統逐漸朝著“以人為本”的方向邁進，整個用電設備數量不斷增多，電流負載進一步增大。為了能夠從根本上滿足汽車市場發展提出的需求，一種大功率、工作電壓較高的汽車電源系統開始出現。目前國際上比較推崇的就是42V電源系統，并將其運用在汽車中。

1 42V汽車電源系統分析

（1）42V電源系統。在過去的汽車開發和組裝中所用的14V電源系統只能將所提供的功率控制在3.5kW的水平，整個汽車用電設備的總功率超過5kW標準，若仍然使用陳舊的14V電源系統，汽車在正常運行中的電流將達到200～300A的水平，從而導致整個電器部件以及車線束的成本不斷增加，把汽車電壓升級到42V之后，就能夠從根本上解決上述問題。之所以把42V作為升級電壓來進行選擇，主要是從以下兩個不同的角度來考慮。首先，人體接觸的安全電壓最高上限為60V直流電，通過運用42V的電壓可以減少額外的各種絕緣設計，從根本上降低整個汽車研發和運行的成本。其次，42V電源系統和14V電源系統在進行同樣功率時，前者的電流為后者的1/3，這樣就能夠從根本上降低電力元件以及電機元件的電流負荷，讓功率元件以及導線的傳輸損耗減少為之前的1/9，還能夠降低導線的重量以及減少截面面積。

（2）42V電源系統的優越性。①通過使用42V電源系統，能夠保證汽車電源的功率不斷提升，從而讓很多高新技術能夠更加順利地運用在汽車研發中。②使用42V電源系統，還能夠為改進測量結構創造更大的空間。包括電動機的附件能夠直接通過電源系統來實現驅動，減少不必要的空轉消耗，保證不斷提升能源的實際利用效率。這些部件能夠從發電機裝備中實現分離，從而減少發動機的部件實際數量，對設計加以改善，不斷提升發動機的運行效率。電動制動系統也能夠使用電源進行驅動，從而省去不必要的氣壓系統以及液壓系統，保證達到更好的燃油經濟性以及駕駛舒服性。③42V電源系統的利用能夠為混合動力車的發展提供有利條件，通過使用42V電源之后，可以保證汽車在進行低速運行時，通過電源對電動汽車的驅動來作為整個汽車發展的動力源。讓汽車在紅綠燈等待區間對電源進行切斷，減少各種汽車排放帶來的污染。

2 汽車42V電源系統的運行方案

（1）單電壓42V方案分析。42V電壓電氣系統的研究和發展將會讓整個車的技術出現進步以及改變。其中一種的42V單電壓方案的具體配電系統如圖1所示，MCU作為一種微控制單元，將會對發電機和啟動機的工作進行控制，并對其彼此之間的切換加以管理以及協調。42V負載則會對42V電壓進行直接使用，對于另外的電壓值負載則需要通過DC/DC變換器、脈寬調制器把42V的電壓轉變成相對應等級的工作電壓，從而保證其能夠正常使用。

汽車上的電氣設備以及電氣設備可以通過分散的形式加以布置，也就是采取分散的功率等分配原則。通過分散在不同區域的連接盒來對彼此的功率分配進行協調和管理，還可以利用集中布置的方法，也就是通過中央控制器對汽車不同位置的功率需求實施協調和管理，并開展較為合理的功率分配。相對而言，前面的一種方法能夠從根本上減少導線的質量以及長度、線束數量等操作起來相對容易，42V電氣元件有著良好的散熱效果，但是，因為所有的元件布置較為分散，相對而言就讓整個生產以及設計的成本不斷增加。

（2）42V/14V雙電壓方案。因為涉及的產品技術整個改造范圍相對較廣，所以，反對電壓升級的利益方比較多。配件供應商的反對聲音最大，造成該種現象的主要原因是產品在實際改造過程中會讓其成本不斷增加，過渡階段的42V/14V雙電壓系統的方案運行被越來越多的人關注。

圖1 42V單電壓方案配電系統

該種運行系統的特別地方就是因為配置了半導體整流以及逆變功率的轉換器，從而保證把電動機以及發電機合并為起動和發電的一個復合裝置。該種配置方案通過對交流發電機所具有的可逆性進行利用，達到資源更好配置的效果。在發電機啟動時，36V電池通過這種轉變器開始給起動/發電復合裝置供電。整個復合裝置處在起動的一種狀態。發電機起動之后，轉換器則處于整流的狀態之下，整個復合裝置處于發電的一種狀態。通過向36V蓄電池進行充電，并向其他相關設備進行供電。處于發電狀態時，可以結合實際發展需求輸出不一樣的電壓。該種裝置能夠從根本上減少污染和材料浪費、降低噪音，能夠替代傳統的皮帶驅動式發電機、起動機以及飛輪。

3 汽車42V電氣系統的未來發展趨勢

雖然當今世界汽車行業已經普遍采用42V電源系統，但是，就相關產品和技術的研發和發展來分析，依然存在較多需要解決的理論或者現實問題。汽車電源技術也開始由較為傳統的14V標準轉變為42V。世界很多汽車公司開始投入較多的人力和物力來對42V電氣系統進行開發和研究，整個電源系統的開發和實施也會從42V/14V雙電壓方案轉變為42V單電壓方案。這種轉變已經成為汽車研發的未來發展趨勢，并在今后的幾年之后獲得迅猛發展，從而引發一場汽車電氣電子產品的變革。汽車新供電系統標準的研發以及實施，對于中國汽車電子工業的發展將會帶來新的沖擊，并且也對整個汽車工業造成嚴重的影響。我國相關行業要是能夠抓住這一發展機遇，積極參與到研發以及生產中，并與國際汽車電子電氣產品技術實現接軌，較快地適應到新的發展之中，就能夠在未來汽車研發領域占據較大的優勢。

文章主要對當今汽車領域的42V電源系統技術優點以及實際的運用措施進行分析和探討，并從全面系統的角度來對汽車42V電源系統的技術發展趨勢做出了大膽的預測，通過產品研發、技術改進以及參與到市場競爭中獲得更多的發展動力，從而保證我國汽車行業在未來的國際國內競爭中占據更多的市場份額，創造更多的經濟以及社會價值。

A Discussion on Present Situation and Development Trendency of the Technology of42 v Automotive Power Supply System

HHUANGGang
(Hubei Traffic Vocational and Technical College,Wuhan,Hubei 430300，China).

In this paper,the present situation of the automotive 42 v power supply system was analyzed,based on that,the development trendency in future was predicted reasonablely and was analyzed scientifically.

auto;42 v power supply;current situation and development

U463.63

A

2095-980X（2015）02-0069-02

2015-01-15作者簡介：黃剛，教師。