现代电子技术的不断发展对汽车工业产生着深远的影响。在90年代初期,电子产品在汽车净成本(Net-Value)中所占的比重约为15%;到90年代末期,该比例已经提升到了30%;而且由此可以断言,在不远的将来该数值行望超过45%。电子技术在汽车工程中的大量应用,一方面提高了汽车的安全性、可靠性、经济性及舒适性,进而增强了产品的市场竞争力;另一方面,这些日益增多的电子产品对车(On-board)能源的生成、存储及分配等也提出了新的挑战。在此,本文将简要介绍博世公司在能源供给及管理等领域的最新技术。
一、能源需求的提升
现今,一部汽车通常所需要的能源低于2 kW。但是几年后,该需求可能将飚升至10kW,另外在某些情况下,其所需求的电能甚至还要更多。例如,电磁气门相位调节器的配备将车载能源的所需容量提升到了4kW:电加热催化转换器(可改善启动工况排放水平)和电动制动器汽车的装备也需要几千瓦的额外电能。表中列举了几种汽车电子部件或系统所需的能源供给。
二、双电压车载能源供给系统
诸如表中所示的众多可以提高行车安全性和驾乘舒适性的新系统,它们都是大功率负载,传统的车载14V电力系统已经无法提供如此高效的能源供给。
博世公司正在开发大功率车载电子系统以妥善解决即将到来的高容量的电能需求,其具体方案是采用14V/42V的双电压车载能源供给系统。其中,诸如起动电机、电加热催化转换器、电动转向机、电动水泵等大功率系统将直接联接到42V发电机的输出线路上;其它12V电子系统也将通过一个DC/DC变压器与42V的电力供给系统相联接。
双电压电力系统降低了输送线路的功率损耗。事实上,能源供给系统可以根据负荷特征进行独立的42V或14V电力供应,并相应减轻了电力输送系统的重量。
电子能源管理E E M(E1ectrica1 Energy Management)主要功能是对车载电子系统的电力供应进行科学有效的调配控制。EEM一方面保持优先完成对蓄电池组充电的工作状态:另一方面控制电力网络中的能源流向。
三、博世水冷发电机
博世水冷发电机不仅可以产生200A以上的强大电流,而且其噪声水平相当低(相对于传统的风冷发电机)。水冷发电机的水道部分(或全部)与发动机的水道相连,从而使得发电机产生的热量进入发动机的冷却水循环系统。所以水冷发电机具有较强的抗干扰能力,即使在较高的环境温度下仍可以保持全负荷的工作性能。
四、博世起动发电机
起动发电机是博世公司面向未来的革新产品。该机实现了起动和发电两大功能的合二为一,是一种可以进行机械能/电能和电能/机械能相互转换的装置,显然具有划时代的意义。同时,起动发电机进行起动操作时动作平顺、无噪音(没有传统起动电机起动时所具有的啮合噪声),其平顺恬静的起动实现了人机环境的和谐统一。
博世起动发电机的大功率输出保证了整车可靠的电力供应。同时,其还可以将车辆制动过程中产生的动能转换成电能存入该车的电力网中,进而提高了汽车的燃油经济性。
五、博世电子能源管理EEM
面对未来汽车电子系统的最高负荷将高于l 0kW的发展趋势,博世公司未雨绸缪、首开先河,不仅在车载大功率能源的储备及供应等方面取得了一定的成果,而且正在进一步开发相应的软硬件以满足未来发展的各种需求。
1. 协调功能
当车辆驱动时,电子能源管理EEM便对电力网络中的发电机、驱动电机、电子负荷、蓄电池组和变压器等系统部件的电力供应进行科学合理的协调控制。
2. 监控功能
EEM监控功能主要包括:
⑴. 发电机监控
计算发电机的容量,并将其输出电压调节到预先设定的范围,同时对电力网络的最大负荷进行限制,以保证系统的可靠性及安全性。
⑵. 蓄电池组监控
可靠的电能供应是维护系统正常运作的根本保证,所以必须对蓄电池组进行持续的实时监控。只有对蓄电池状态的持续监视和冲、放电的实时控制,才能真正保证电能供应的100%的可靠性。