保证汽车电气系统供电－汽车设计与制造资讯-造车网

新系统及其各种功能所需的能量对未来汽车电气系统和蓄能系统的要求不断提高。德国大陆集团（Continental）开发的电源和能量管理系统除电子组件外，还包括相应的软件和控制策略。这些组件相互配合并采用模块化设计，可以保证电动汽车系统各种操作条件下的工作状态，包括未来混合动力车和纯电动汽车，同时节省能源（燃料）。

电动助力转向系统、制动系统以及发动机或混合动力车和电动车电控辅助系统，只是未来汽车电能需求量增加，并在某些情况下必须保证有效供电的几个例子。为减少CO₂排放，这些系统在车辆中的使用范围正在不断加大。这种情况对汽车电气系统及其稳定性提出了新的要求。

准确地说，这种可靠性以及因此而得以降低的汽车故障发生率将显著提升汽车品牌的形象；此外，减少“拖动”、质保及保修情况的发生可以降低质保费；最后十分重要的一点是，安全功能，如电子制动和转向系统及辅助驾驶功能——需要极其稳定的能量供应。其重要性在今后将会得到进一步提高。

14V汽车电气系统能量管理

电瓶亏电仍是汽车无法正常运转的主要原因。例如，如果搁置2～3周，汽车大型设备将耗用大量电瓶电量。双电瓶系统可保证发动能力，但会增加成本，因此仅有高档车采用这种方式。

大陆集团依靠电源诊断并结合稳定的静态电流监控。经过测试投产的智能电源传感器（IBS）（见图1），连续监控电瓶的电流、电压和温度。这种传感器结构紧凑，可装在电瓶舱中。特定运算可通过读数给出电瓶状态的计算结果。储电量下降时（SOC），可关闭各别负荷，或根据汽车制造商的技术要求降低功率继续运行。下一级是静态电流管理，当汽车处于静止状态时，采用中央控制单元监控所有电流负荷。检测不必启用或可以停用的系统，必要时关闭，将电瓶放电减小到最低限度。

图1 （铅电瓶）大陆集团电源传感器（IBS）监控电瓶电量状态，保证发动机起动能力

豪华车客户不希望放弃舒适性功能，例如冬季关闭方向盘加热或座椅加热。因此，大陆集团开发了持续供电控制系统，以尽可能长时间地保持舒适性。这种称作电力交易运算的系统（见图2），根据各种功能的需要分配可用能量。能量包的交易与股票市场的方式相似。

图2 电力交易功能根据分配有电能的电气系统计算虚拟能量价格

熄火-起动控制

今后5年，发动机自动熄火-起动系统有望应用于所有车型。这将要求IBS细化电源诊断，以便尽可能多地使用熄火-起动功能。发动机熄火时，汽车电气系统和舒适性负荷由经过优化的铅电瓶供电。这些AGM（吸收式玻璃垫，电瓶极板间使用玻璃纤维隔板）电瓶经过开发，充放电次数和相应能量流速可达到最大值。中长期内，面向14V汽车电气系统的锂离子电瓶将可能达到市场成熟度。不过，今后10～15年，铅酸电瓶仍有可能占据统治地位。

发动机熄火后重新起动时，由于短暂断电，音频和导航系统一般需要重启。因此，大陆集团将DC/DC转换器（见图3）集成到汽车电气系统中。这种可升级的转换器可以稳定选定的电气系统电压，取代辅助电瓶，避免增加重量和成本。

图3 大陆集团将DC/DC转换器集成到汽车电气系统中

线控安全系统

为进一步提高汽车电气系统可用性，大陆集团还将开发称为电网系统（PNS）的装置。它们含有强大的DC/DC转换器和双层电容器。双层电容器主要利用发电机蓄能，大陆集团通过发动机推进过程中的智能控制加大能量转换。DC/DC转换器确保了汽车电气系统的连接。

面向安全性的综合电力交易策略（见图4）还为引入安全关键系统奠定了基础，如电控制动以及未来豪华车采用的电子助力转向。后者与传统液压转向系统相比，所需功率可减少500W。从现在起5年左右，新车型将有50%以上采用电控转向。

图4 大陆集团能量管理系统的设计是基于可升级的模块

提高电压加大动力

动力总成的电气化水平在不断提高。特别是近年来，由于石油价格上涨以及世界气候问题引起的关注，电子辅助动力总成或纯电动汽车取得显著发展。

为实现汽车电力驱动，必须加大动力输出，因此需要提高电压。电动马达、动力电子和锂离子（Li-ion）电瓶组成的电力驱动系统，由独立的430V电气系统供电。DC/DC转换器构成传统汽车电气系统的接口为其供电，因此一般可以取代发电机。

自1996年以来，大陆集团一直致力于开发混合动力车、电动汽车和燃料电池汽车使用的动力电子器件（变频器、DC/DC转换器）、蓄能系统和电动马达。

（Horst Ge…）

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