1. La aplicación de nuevas fuentes de alimentación para automóviles es la tendencia general.
Hoy en día, con el rápido desarrollo de la tecnología del automóvil, la capacidad de los aparatos eléctricos del automóvil ha aumentado considerablemente. En los últimos años, debido a la dificultad de comercializar vehículos eléctricos de batería pura, los vehículos híbridos de batería se han convertido en vehículos limpios. Al mismo tiempo, con la mejora continua de la inteligencia del automóvil, se han utilizado ampliamente nuevos equipos eléctricos en los automóviles, como diversos sistemas de control electrónico (inyección electrónica, recirculación de gases de escape, sobrealimentación, etc.), control de crucero, navegación terrestre, Real -control climático horario, red informática de a bordo, etc. , lo que aumenta considerablemente la proporción de accesorios electrónicos para automóviles. Los actuadores de estos dispositivos suelen necesitar más potencia y el correspondiente consumo de energía también aumenta considerablemente. Cómo proporcionar suficiente energía para garantizar el funcionamiento fiable de todos los sistemas eléctricos se ha convertido en un obstáculo en el desarrollo de los automóviles modernos.
A medida que aumentan las necesidades de las personas en cuanto a comodidad de conducción, economía de combustible y protección de las emisiones y del medio ambiente, los nuevos dispositivos y nuevas tecnologías en los automóviles siguen aumentando, y el consumo de energía también está aumentando. Dado que la energía eléctrica tiene una serie de ventajas como transmisión simple, fácil conversión y control flexible, se ha convertido en una tendencia reemplazar los actuadores de transmisión hidráulica y transmisión neumática por actuadores electromagnéticos o eléctricos. Algunos dispositivos mecánicos activos se transforman gradualmente en dispositivos electrónicos mecánicos, lo que aumenta considerablemente la carga del sistema eléctrico. En los automóviles modernos que se centran en el ahorro de energía, la protección del medio ambiente y la seguridad, hay cada vez más equipos eléctricos y una carga eléctrica cada vez mayor, lo que requiere fuentes de alimentación de automóviles para proporcionar mayor energía eléctrica. El sistema tradicional de suministro de energía de voltaje de 14 V ya está al límite. Por lo tanto, está a punto de utilizarse un nuevo sistema de alimentación de 42 V en los automóviles. El sistema de suministro de energía de 42 V puede proporcionar 8 KW de potencia, lo que brinda mucho espacio para el desarrollo de aparatos eléctricos para automóviles. La importancia más importante del uso de una fuente de alimentación de 42 V es liberar a los diseñadores de productos de muchas limitaciones del pasado y proporcionar suficiente espacio a la imaginación para el desarrollo de la tecnología automotriz.
En la década de 1980, la potencia del generador de los automóviles domésticos era generalmente inferior a 500 W. Ahora es muy común que la potencia del generador de los automóviles alcance los 1000 W. En ese momento, muchos automóviles no tenían aire acondicionado. pero ahora es extraño tener automóviles sin aire acondicionado. En el pasado, el asiento del conductor de un automóvil se ajustaba manualmente, pero ahora es principalmente eléctrico. En el pasado, las puertas y ventanas de los automóviles tenían principalmente interruptores manuales, pero ahora interruptores eléctricos. son populares, etc. En el pasado, sólo estaba disponible en coches de alta gama, pero hoy en día es una configuración común en los coches modernos. Dado que el número de micromotores necesarios para el control automático de los vehículos seguirá aumentando, cuanto más avanzado sea el vehículo, más energía consumirá, por lo que cuanto más avanzado sea el vehículo, más energía consumirá. Si el estándar de voltaje actual no cambia, el aumento de potencia conducirá inevitablemente a un aumento de corriente, y el aumento de corriente inevitablemente aumentará el área de la sección transversal del conductor. En otras palabras, el conductor debe engrosarse. . Si el desarrollo continúa, el mazo de cables principal del automóvil será tan grueso como un brazo, los componentes eléctricos serán más grandes, el peso del automóvil aumentará, el consumo de combustible aumentará y se ocupará el espacio limitado. Para generar la alta potencia mencionada anteriormente a la tensión nominal del sistema eléctrico existente, se debe aumentar considerablemente la corriente de salida del alternador. La salida de bajo voltaje y alta corriente reducirá la eficiencia del alternador de polo de garra. Para reducir la pérdida de calor por resistencia en la línea, el área de la sección transversal del cable aumentará varias veces, lo que no solo aumenta la calidad. del equipamiento del vehículo, pero también aumenta la calidad del compartimiento del motor y la distribución del espacio trae muchos problemas. Se puede ver que el sistema de suministro de energía de 14 V existente no puede cumplir con los requisitos. La única forma factible es aumentar el voltaje del alternador para aumentar su potencia de salida. Según la tecnología de I+D y el proceso de producción existentes, cuando el voltaje nominal del alternador es de 14 V, su potencia de salida puede alcanzar los 2 KW. Cuando el voltaje nominal es de 28 V (14 × 2), la potencia de salida puede alcanzar aproximadamente 4 KW.
Cuando el voltaje nominal aumenta a 42 V (14 × 3), su potencia de salida se puede aumentar a 6 KW o incluso más.
2. Ventajas de utilizar un sistema de alimentación automotriz de 42 V
1. Después de usar la fuente de alimentación de 42 V, los accesorios impulsados por el motor se pueden separar del motor y ser impulsados directamente por el motor, lo que reduce aún más la cantidad de piezas del motor, reduce el peso del motor y mejora la eficiencia, evitando así el ralentí de los accesorios. y mejorar la eficiencia en la utilización de la energía.
2. Reducir el diámetro del mazo de cables. Después de implementar el estándar de voltaje de 42 V, teóricamente si el voltaje se incrementa 3 veces, el diámetro del mazo de cables se puede reducir al original 60 (pero en la operación real, considerando el proceso de producción de mazos de cables de tamaño pequeño y la confiabilidad del producto, los cables no pueden ser demasiado delgados, por lo que la masa y el volumen de los mazos de cables de automóviles, incluidos los materiales aislantes y los conectores, solo se pueden reducir en un 25), lo que puede reducir costos, facilitar la instalación, utilizar orificios de perforación más pequeños y mejorar la comodidad de viaje. del coche. Al mismo tiempo, los circuitos de transistores pueden realizar funciones de autodiagnóstico de fallas y protección de circuitos con características inteligentes, cancelando así los fusibles tradicionales y haciendo que los conectores sean más pequeños y livianos como los teclados de las computadoras.
3. El motor y la electroválvula son muy pesados y están muy reducidos. El mayor beneficio del sistema de voltaje de 42 V es que reduce el peso del motor y la válvula solenoide. Los expertos de Bosch creen que el peso de los nuevos motores y electroválvulas se puede reducir en un 20% utilizando el voltaje estándar de 42V. El tamaño y el peso de los solenoides más simples disminuyen proporcionalmente a medida que aumenta el voltaje, mientras que un motor más pequeño significa puertas más delgadas, más espacio para el asiento e incluso más espacio de almacenamiento debajo del asiento.
4. Propicio a la miniaturización de los automóviles. Para realizar diversas funciones, los automóviles modernos utilizan una gran cantidad de equipos eléctricos, lo que ocupa mucho espacio y reduce el espacio disponible en el automóvil. Después de usar la fuente de alimentación de 42 V, el valor del voltaje aumenta con la misma potencia, lo que puede reducir el tamaño, la calidad y la pérdida de los aparatos eléctricos, lo que es beneficioso para la instalación de bobinas de control.
5. Emancipar el pensamiento de diseño. Hoy en día, cada vez hay más electrodomésticos en los coches. Al utilizar sistemas de dirección eléctrica, sistemas de frenado eléctricos, sistemas de navegación automática, sistemas de embrague eléctrico y sistemas de entretenimiento automáticos, se mejora la precisión del control, se mejora la seguridad del vehículo, la comodidad de conducción y la economía de combustible son mejores, y el rendimiento del vehículo También se mejora la confiabilidad. Dado que la potencia es proporcional al cuadrado del voltaje, la tecnología de suministro de energía de 42 V hace posible que estas tecnologías de alta tecnología se utilicen ampliamente en los automóviles. La bomba de agua y la bomba de aceite se pueden cambiar a accionamiento eléctrico, lo que elimina el par de arrastre del motor a baja velocidad, reduciendo así el consumo de combustible y la necesidad de espacio en el motor. En el caso del catalizador de tres vías calentado eléctricamente, la potencia de calefacción se puede aumentar respecto a la base original para reducir aún más las emisiones de aire frío. La potencia de calefacción se puede aumentar sobre la base original para reducir aún más las emisiones de aire frío.
6. Crear condiciones para el desarrollo de vehículos híbridos. El uso de una fuente de alimentación de 42 V puede aumentar considerablemente la capacidad del sistema de suministro de energía del automóvil y crear las condiciones para el desarrollo de vehículos híbridos. Seguramente esto promoverá el desarrollo de vehículos eléctricos híbridos, especialmente vehículos eléctricos de vibración adecuados para aplicaciones urbanas. En el caso de la congestión del tráfico urbano, el ralentí y la conducción a velocidad ultrabaja representan alrededor del 20-30% del tiempo total de conducción de un coche. Esto no sólo desperdicia mucha energía, sino que también emite decenas de veces más sustancias nocivas que el vehículo. en condiciones normales de trabajo. Si se utiliza un sistema de suministro de energía de 42 V, el motor puede ser impulsado directamente por la fuente de alimentación como fuente de energía del automóvil a bajas velocidades. El suministro de energía se puede cortar fácilmente cuando se esperan señales en las intersecciones de control de tráfico, lo que reduce el tiempo de inactividad. y reducir en gran medida la contaminación ambiental urbana. La tecnología clave es desarrollar motores y componentes relacionados que puedan completar estas funciones, de modo que no sólo puedan arrancar el motor, sino también reemplazarlo como fuente de energía. Cuando el motor está funcionando, también se puede utilizar como fuente de energía. Cuando el motor está funcionando, también puede impulsar el generador para cargar la fuente de energía.
Además, la fuente de alimentación de 42 V tiene otras ventajas técnicas, por ejemplo, para aparatos eléctricos de la misma potencia, la corriente es mucho menor que la de la fuente de alimentación de 14 V, lo que reduce la pérdida de energía. Se guarda la sección del conductor. Al mismo tiempo, el sistema de suministro de energía de 42 V también puede alimentar otros equipos que requieren una gran corriente, como el calentamiento del dispositivo de postratamiento de gases de escape del vehículo y otros dispositivos de confort.
Las medidas técnicas anteriores no solo no aumentan el costo del automóvil, sino que también pueden mejorar la tasa de utilización de energía del automóvil en más del 10% y reducir en gran medida la contaminación de escape del automóvil.
3. Tendencia de desarrollo del sistema de suministro de energía para automóviles de 42 V
Los fabricantes de automóviles y proveedores de repuestos europeos y estadounidenses han llegado a un acuerdo para aumentar el estándar de voltaje del sistema de suministro de energía para automóviles de 12 V a 42 V. , que se implementará próximamente. El voltaje de 12 V se ha utilizado en automóviles durante 30 años y desempeña un papel determinado en la mejora del rendimiento de arranque y la eficiencia de los equipos eléctricos. Pero todavía no puede satisfacer las necesidades del desarrollo tecnológico. En teoría, si se triplica el voltaje, la corriente se puede reducir en dos tercios, por lo que el tamaño y la masa de cables, motores y bobinas se pueden reducir significativamente. En particular, son posibles algunas tecnologías nuevas, como trenes de válvulas eléctricas controlados electrónicamente, estructuras integradas de arrancadores y generadores en volantes y sistemas de dirección y frenado eléctricos controlados electrónicamente. Al mismo tiempo, puede reducir la calidad del coche y mejorar la eficiencia. Sin embargo, el aumento de voltaje tiene efectos adversos en los sistemas de iluminación con filamentos. Por tanto, es posible mantener la convivencia con 42V durante un periodo de tiempo en la etapa inicial.
Para resolver la creciente contradicción entre la oferta y la demanda de suministro de energía para automóviles, General Motors de Estados Unidos ha desarrollado un sistema de suministro de energía adecuado para vehículos eléctricos de 42 V que primero intentará utilizar este sistema. y conviértete en el primer coche en utilizar 42V. Se informa que las empresas automotrices europeas tomarán la iniciativa en el uso del estándar de fuente de alimentación de 42 V. Se prevé que el número de coches de 42V llegará a 46.000 en 2002 y a 6.543.828.900 en 2065. Se espera que la implementación sea de fácil a difícil, de pequeña a grande, es decir, primero implementar la solución de doble voltaje, luego implementar la solución de voltaje único y luego implementar gradualmente automóviles de lujo. El proceso de implementación total de un esquema de voltaje único tomará aproximadamente 65.438 00 años.
El desarrollo de sistemas de suministro de energía para automóviles desde una fuente de alimentación de 12 V (HV) a una fuente de alimentación de 42 V es una tendencia inevitable, al igual que la actualización de la fuente de alimentación de 6 V en la década de 1950 a la fuente de alimentación actual de 12 V (14 V). . Como fase de transición, se dispondrá de un sistema de doble voltaje de 14V/42V. El mecanismo del sistema de alimentación de doble voltaje puede aparecer en los modelos top europeos de 2005 o 2006. Casi al mismo tiempo, es posible que algunas camionetas ligeras en los Estados Unidos también estuvieran equipadas con estos mecanismos. En 2008, aproximadamente 6.543.803 automóviles europeos adoptarán la tecnología de sistema de alimentación de 42 V.
Los sistemas eléctricos de 14/42v y 42v han sido ampliamente reconocidos por la industria automotriz internacional, por lo que se cree que este nuevo sistema eléctrico automotriz se pondrá en práctica en un futuro cercano. Debido a las características inherentes de los sistemas eléctricos, los dispositivos de control que combinan dispositivos semiconductores de potencia con dispositivos microelectrónicos se utilizarán ampliamente en nuevos sistemas eléctricos, lo que tendrá un gran impacto en los aparatos eléctricos automotrices tradicionales y en el desarrollo de la electrónica y los componentes eléctricos industriales del automóvil. La estructura tiene un impacto profundo. En la actualidad, las industrias relevantes en China han prestado la debida atención a los nuevos sistemas eléctricos automotrices, y esta nueva tecnología automotriz está entrando en la etapa de investigación preliminar.
En resumen, el desarrollo de la tecnología de materiales de automoción debe cumplir con los requisitos de desarrollo de una nueva generación de productos de automoción. Los diseñadores de productos automotrices y los trabajadores de materiales deben comprenderlo y estudiarlo para promover el desarrollo y la aplicación de productos.