汽车42V/14V电源管理系统研究

摘要

随着汽车上电气装置的不断增多，对汽车电源功率的需求也逐渐增加。预计到2010年汽车电气系统总功率会达到10kW。越来越高的功率要求催促着42V电压系统的诞生。在新的电气系统中，有两种实施方案：一种是全车42V单电压方案；另一种是42V/14V双电压方案。前者会对目前的汽车零配件制造造成重大冲击，后者则冲击较小，过渡平缓。当前汽车业倾向于第二种方案。
　　传统的14V电气系统里，忽略了对蓄电池的保护，对电源管理的重视程度明显不足，导致蓄电池寿命短，汽车停放时间短等问题。在42V/14V双电压系统里，节省能源的新技术伴随着更多消耗型的电器件被放到愈发拥挤的汽车里。电气系统更加复杂，原来蓄电池的老问题尚未解决，新的电源问题也纷至沓来。电源管理问题不容忽视。因此，本文对42V/14V电气系统电源管理进行了初步的研究。
　　本文主要研究内容如下：
　　首先对整车电器件及重要部件进行分析介绍，并确定这些部件的选用，及其对电源管理的影响。
　　对整车电源电路进行重组，合理配置走线，使得其在不影响整车供电的同时，满足电源管理的需要。
　　在Proteus中完成电源管理控制单元的仿真，对几条电源回路进行控制，实现以最优的方式对蓄电池进行充电以改善电池的循环寿命（包括防止长时间过充等），蓄电池最低电量保护，怠速启停等功能。
　　增加电源管理系统与整车的信息交互，便于信息传输、显示、自动快速反应，同时让驾驶者更好的了解整车的状况并作出正确的判断。

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1 引 言

1.142V/14V双电压电气系统背景

1.2 电源管理系统重要性及国内外研究现状

1.3 本文设计任务

2 42V/14V电气系统概述

2.1 42V和14V电器件分类

2.2 混合动力系统

2.3 一体化启动发电机（ISA）

2.4 蓄电池

2.5 超级电容器

2.6 本章小结

3 42V/14V电源管理系统研究

3.1 电器件的功率流分配

3.2 电源管理系统功能定义

3.3 42V/14V电气原理图及电源管理系统分析

3.4 电源管理控制单元功能

3.5 蓄电池和超级电容器容量计算

3.6 42V/14V电源管理系统电磁干扰问题

3.7 本章小结

4 电源管理控制单元设计及仿真

4.1 电源管理控制单元仿真简介

4.2 基于仿真的电源管理控制单元硬件电路设计

4.3 电源管理控制单元软件设计

4.4 仿真结果

4.5 本章小结

5 全文总结及工作展望

5.1 主要研究工作和结论

5.2 后续研究工作的展望

致谢

参考文献

附 录