用電附件過(guò)載引發(fā)汽車電源設(shè)計(jì)新思考

　　表中的兩類(引擎管理、多媒體和HVAC)汽車電子系統(tǒng)需要汽車電力系統(tǒng)提供102A的電流。這一點(diǎn)很重要，為了描述附件超載的電流狀態(tài)，要注意：為了在不增加電池的條件下支持102A的負(fù)載，交流發(fā)電機(jī)必須具備大約兩倍的額定電流―204A。原因在于：當(dāng)引擎低速運(yùn)行且怠速時(shí)，汽車交流發(fā)電機(jī)僅僅可以產(chǎn)生一半的電能。這就需要大型的交流發(fā)電機(jī)，在標(biāo)稱系統(tǒng)電壓為14.2V的PowerNet上，它必須提供2,840W的功率。

　　如果以不同的占空周期把其余的四個(gè)子系統(tǒng)的用電負(fù)載包含在汽車的負(fù)載調(diào)查表中，就有可能輕易地超過(guò)交流發(fā)電機(jī)的供電能力。當(dāng)這種情況出現(xiàn)于現(xiàn)在的汽車上時(shí)，PowerNet的電壓就會(huì)下降，直到系統(tǒng)電壓與電池內(nèi)部12.8V的電壓匹配，此時(shí)，蓄電池開(kāi)始為總的用電負(fù)載提供一部分電能。這種效應(yīng)被稱為電池分配(battery contribution)。

　　電池分配是一種周期性的事件，它隨機(jī)地為不定期工作的用電負(fù)載供電，如乘員室的自動(dòng)溫度控制、旋轉(zhuǎn)方向盤(pán)的事件；或?yàn)橄M(fèi)者所選擇的確定性負(fù)載供電，如音響或?qū)Ш街帧＿@些周期性事件就是電池耗盡的原因，并最終導(dǎo)致需要更換電池。

　　關(guān)于該表要注意的最后一點(diǎn)是：如果考慮車身電子、照明和底盤(pán)電子等子系統(tǒng)的間歇性負(fù)載，對(duì)汽車充電系統(tǒng)的需求就真的是附件超載(accessory overload)。將來(lái)的系統(tǒng)將持續(xù)這種趨勢(shì)。

　　汽車制造商因此正采取步驟降低因電子系統(tǒng)泛濫所造成的電氣系統(tǒng)超載問(wèn)題。這些措施包括：提高現(xiàn)有用電附件的效率；功能集成以消除重復(fù)的控制電子系統(tǒng)，從而降低控制系統(tǒng)的耗電；縮小機(jī)械傳動(dòng)裝置，例如，對(duì)ABS創(chuàng)新使之能夠以更小、更低的功耗提供預(yù)期的功能。(改寫(xiě))

　　電力需求無(wú)窮無(wú)盡

　　實(shí)際情況依然是：在不遠(yuǎn)的將來(lái)，附件超載將繼續(xù)猛烈如初，因?yàn)橄M(fèi)者需要越來(lái)越多的新特色和功能。從下圖可見(jiàn)4代汽車電子系統(tǒng)的演變進(jìn)程。

　　從1968年到上世紀(jì)70年代，第一代汽車電子系統(tǒng)包括電動(dòng)助力窗、電動(dòng)門(mén)鎖、空調(diào)、電子燃油注入和電子點(diǎn)火，這些系統(tǒng)對(duì)于滿足那個(gè)時(shí)代的排放規(guī)則的要求是必需的，并演變到采用電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向。

　　從上世紀(jì)80年代到90年代早期，第二代汽車電子系統(tǒng)包括ABS、防盜系統(tǒng)和更為先進(jìn)的電子引擎控制系統(tǒng)，以滿足限制尾氣排放的法規(guī)的要求。第二代汽車電子系統(tǒng)因采用軟件控制功能和專用電子控制單元而成為可能，如早期的引擎控制單元(ECU)通過(guò)基于傳感器的閉環(huán)控制及取代了老式機(jī)械系統(tǒng)的電子機(jī)械傳動(dòng)裝置來(lái)管理燃油、火花塞放電和廢氣的再循環(huán)。

　　第三代汽車電子功能因引入更為強(qiáng)大的微處理器而成為可能，例如以80186取代8080，并能夠處理更多的控制功能。這就引出了更為先進(jìn)的功能，如多工通信和分布式計(jì)算功能、巡航控制、導(dǎo)航功 能以及自動(dòng)化程度更高的空調(diào)系統(tǒng)，并改善了變速箱，實(shí)現(xiàn)了人力操縱傳動(dòng)的自動(dòng)化，采用了更為先進(jìn)的氣囊。在第三代汽車電子時(shí)代，車載娛樂(lè)系統(tǒng)采用了數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，提高了分布式電子系統(tǒng)架構(gòu)的性能，擴(kuò)展了諸如控制器局域網(wǎng)(CAN)之類多工通信的應(yīng)用。

　　利用更高級(jí)別的分布式汽車電子系統(tǒng)，就有可能從儀表盤(pán)面板中騰出新的空間，因?yàn)橹挥锌刂菩畔⑹切枰x取的。上世紀(jì)90年代的音響系統(tǒng)就是這種趨勢(shì)的一個(gè)例證，其中，收音機(jī)機(jī)芯和音響放大器級(jí)都安裝到汽車車身的后窗臺(tái)區(qū)域之中，儀表盤(pán)面板上僅僅留下顯示器和開(kāi)關(guān)。車內(nèi)氣候電子控制、導(dǎo)航系統(tǒng)、CD換碟器等等之類的系統(tǒng)也出現(xiàn)了類似的趨勢(shì)。

　　在第四代汽車電子系統(tǒng)階段，微處理器和數(shù)字信號(hào)處理器在汽車中的應(yīng)用更為普及。這些21世紀(jì)的系統(tǒng)中，每輛車的汽車電子系統(tǒng)采用了40到80個(gè)以上的微處理器和35到100個(gè)以上的電機(jī)。新的系統(tǒng)由軟件控制，并廣泛地依賴于廉價(jià)和魯棒的存儲(chǔ)器硬件的可用性。

　　將來(lái)汽車中電子系統(tǒng)的數(shù)量可能不會(huì)像二代時(shí)增長(zhǎng)那么快，但是，軟件系統(tǒng)將呈指數(shù)增長(zhǎng)。例如，目前正呈現(xiàn)的一個(gè)趨勢(shì)就是通過(guò)免疫系統(tǒng)工程把在線診斷(OBD)升級(jí)為下一代的OBD1。之所以出現(xiàn)這種趨勢(shì)是因?yàn)椋耗壳暗南到y(tǒng)復(fù)雜性如此之高，以至于接近2/3的故障模式根本無(wú)法解讀，并且將繼續(xù)惡化。

　　要診斷未來(lái)的汽車電子系統(tǒng)，將需要擴(kuò)充在線計(jì)算軟件以執(zhí)行診斷，因?yàn)閷?lái)的系統(tǒng)所包含的電氣化高安全性子系統(tǒng)比現(xiàn)有的系統(tǒng)要多一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，這些高安全性子系統(tǒng)包含在此已討論過(guò)的電氣化子系統(tǒng)及更多的子系統(tǒng)。目前，電子節(jié)氣門(mén)控制(ETC)和電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)已經(jīng)被延伸到電子穩(wěn)定程序(ESP)系統(tǒng)，以管理汽車縱向運(yùn)動(dòng)控制到電子受控剎車(ECB)系統(tǒng)等等功能。這些子系統(tǒng)成為表中所列的第6類。