新型車載電源系統(tǒng)的發(fā)展概況及研究

    2.2 目前車載永磁發(fā)電機(jī)的發(fā)展概況

    近年來，隨著永磁材料的發(fā)展，車用永磁發(fā)電機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、比功率高、低速特性好等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到業(yè)界的廣泛關(guān)注。因此，具有高效率、高性價(jià)比和高穩(wěn)定性的永磁發(fā)電機(jī)將具有較高的理論研究?jī)r(jià)值和廣闊的應(yīng)用推廣前景。所以車用永磁發(fā)電機(jī)，以其先進(jìn)的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能，決定了該產(chǎn)品的生命力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，必將取代硅整流發(fā)電機(jī)，提高了汽車電器系統(tǒng)的整體水平，促進(jìn)我國(guó)汽車工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。但目前關(guān)鍵解決問題是：

    1）車用永磁發(fā)電機(jī)輸出電壓的的控制：車用發(fā)電機(jī)由于使用中的轉(zhuǎn)速和負(fù)載變化范圍都很大，而且還與蓄電池并聯(lián)工作，因此，對(duì)其輸出端電壓的穩(wěn)定性有很高的要求。永磁發(fā)電機(jī)的整流恒壓是面向主電路的控制，必然面臨直接控制大電流的問題，這對(duì)電子元器件提出了更高的要求。所以永磁發(fā)電機(jī)對(duì)電壓的控制是關(guān)鍵問題，也是目前研制永磁發(fā)電機(jī)的重點(diǎn)問題。永磁發(fā)電機(jī)雖然不需外界能量即可維持其磁場(chǎng)，但也造成從外部調(diào)節(jié)、控制其磁場(chǎng)極為困難，這使永磁發(fā)電機(jī)的應(yīng)用范圍受到了限制。永磁發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)節(jié)方法很多，目前典型的電壓調(diào)節(jié)方法主要有：（1）并聯(lián)式、串連式電子調(diào)節(jié)器；（2）控硅橋式半控整流穩(wěn)壓方案；（3）調(diào)節(jié)電樞繞組；（4）調(diào)節(jié)有效磁場(chǎng)；（5）混合勵(lì)磁。

    目前我國(guó)研究永磁發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)電路普遍是采用單相或三相半控橋式整流穩(wěn)壓電路，也有采用PWM控制式整流穩(wěn)壓電路，還有機(jī)械調(diào)節(jié)式的整流穩(wěn)壓電路。相比來說采用的單片機(jī)控制的三相全控橋式整流穩(wěn)壓電路，成本更低，可以同時(shí)控制兩種或以上電壓而且效果更好，具有較好的實(shí)用價(jià)值。

    目前被普遍看好的方案之一是采用三相半控橋式整流電路，在已有的整流穩(wěn)壓電路中，對(duì)三相半控整流橋的控制多采用電壓比較控制方式。該方式雖可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓，但其穩(wěn)壓性能對(duì)負(fù)載、轉(zhuǎn)速等運(yùn)行工況及有關(guān)參數(shù)依賴較大，運(yùn)行工況及有關(guān)參數(shù)的變化會(huì)影響其穩(wěn)壓精度，并會(huì)導(dǎo)致輸出電壓的振蕩，甚至失控。

    2）車用永磁發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及永磁材料的選擇：如果設(shè)計(jì)或使用不當(dāng)永磁發(fā)電機(jī)在過高(釹鐵硼永磁)或過低(鐵氧體永磁)溫度時(shí)在沖擊電流產(chǎn)生的電樞反應(yīng)作用下或在劇烈的機(jī)械振動(dòng)時(shí)有可能產(chǎn)生不可逆退磁(或叫失磁)，使電機(jī)性能降低，甚至無法使用而既要研究開發(fā)適合于電機(jī)制造廠使用的檢查永磁材料熱穩(wěn)定性的方法和裝置，又要分析各種不同結(jié)構(gòu)形式的抗去磁能力，以使在設(shè)計(jì)和制造時(shí)，保證永磁式發(fā)電機(jī)不失磁。

    3 新電源系統(tǒng)的研究思路

    3.1 新電源系統(tǒng)的電壓升級(jí)問題

    因?yàn)槠�車的用電器有很多類型，不同電器設(shè)備對(duì)電源有不同要求，有的可以采用14V，有的采用42V或其它多種電壓。這種情況下，可以考慮雙電路或多電壓供電系統(tǒng)，目前的存在問題是：需要配置12V和高壓蓄電池組，因而增加了車輛的承載，占用更大的空間及增加造價(jià)；還有DC/DC變換器產(chǎn)生的電磁干擾；高電壓瞬態(tài)現(xiàn)象及抑制控制方法；雙電壓電器系統(tǒng)在車輛運(yùn)行時(shí)的功率流向及分配問題等等；尤其是高壓工作時(shí)安全問題，安全保險(xiǎn)設(shè)置是頭號(hào)的問題，絕緣和保險(xiǎn)設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)要重新制定。

    鑒于以上問題，我認(rèn)為可以采用另一種雙電源或多電源供電方案：即蓄電池仍采用傳統(tǒng)的12V電源，而在發(fā)電機(jī)的電樞繞組采用14V和42V兩種或以上獨(dú)立的電樞繞組，從而可以同時(shí)獲得兩種及以上輸出電壓。12V蓄電池主要在啟動(dòng)時(shí)用于啟動(dòng)機(jī)、點(diǎn)火系統(tǒng)及一些傳統(tǒng)用電設(shè)備使用，發(fā)電機(jī)的14V供傳統(tǒng)用電器并及時(shí)給12V蓄電池補(bǔ)充充電，而42V供一些大功率或一些新型用電器使用。采用此電源系統(tǒng)方案更有利于汽車產(chǎn)業(yè)的平穩(wěn)發(fā)展。