Jika sesuatu tidak boleh diteruskan, ia tidak akan; membekalkan permintaan elektrik yang rakus kereta daripada bateri 12-V adalah contoh realiti ini.
Kereta masa kini — sama ada berasaskan enjin pembakaran dalaman tradisional (ICE), beberapa bentuk kenderaan elektrik hibrid (HEV), atau kenderaan elektrik tulen (EV) — dimuatkan dengan elektronik, penderia, unit kawalan, ciri keselamatan, pemandu lanjutan -sistem bantuan (ADAS), sistem infotainment, berpuluh-puluh motor kecil dan motor daya tarikan besar (untuk EV/HEV). Ini merupakan cabaran utama untuk menyediakan, mengurus dan menyampaikan tenaga/kuasa elektrik yang diperlukan. Pada masa yang sama, menghilangkan haba yang tidak dapat dielakkan adalah akibat yang tidak dapat dielakkan daripada keadaan kuasa ini.
Permintaan yang semakin meningkat untuk lebih kuasa ini telah mencapai tahap di mana ia tidak boleh terus menggunakan hanya bateri asid plumbum 12-V. Bateri itu tidak dapat memberikan kuasa, dan walaupun boleh, kabel tolok berat yang diperlukan untuk mengekalkan kerugian pada tahap yang boleh diterima menambah kos, berat, volum, isu penghalaan dan kekangan pemasangan. Jika anda pernah melihat batu kabel dan penyambungnya yang besar dalam kereta moden, kebanyakannya 12-tolok tebal dan tidak fleksibel, anda tahu ada masalah.
Perubahan ada di sini, dengan lebih banyak lagi akan datang
Sudah tentu, keperluan kuasa kereta hari ini adalah beberapa urutan magnitud yang lebih besar daripada 100+ tahun yang lalu. Berapakah kuasa yang diperlukan oleh sebuah kereta (mengabaikan motor daya tarikan)? Satu perspektif menunjukkan kenaikan yang tidak dapat dielakkan dan dramatik, kecuali penurunan kecil dalam tempoh 1970 (mungkin disebabkan oleh embargo minyak Arab dan kekurangan gas?); Rajah 1 menunjukkan ini.
Pandangan ringkas tentang evolusi bateri sahaja adalah ilustrasi. Kereta pertama tidak mempunyai bateri sama sekali! Untuk menghidupkan kereta, pemandu itu menghidupkan enjin dengan tangan untuk memulakan gerakan berputar. Kuasa untuk palam pencucuh, datang daripada magneto, penjana mentah tetapi cukup berkesan yang dipasang pada enjin. Sebenarnya, kereta yang diengkol mencipta tenaganya sendiri untuk palam pencucuh sebaik sahaja ia dihidupkan dan terbalik.
Apabila pemula elektrik diperkenalkan pada tempoh 1910 hingga 1920, ia menggunakan bateri 6-V. Bateri itu mencukupi walaupun dengan tambahan radio tiub vakum yang haus kuasa pada pertengahan 1920-an. Kunci kepada keupayaan untuk menggunakan bateri 6V sederhana untuk pemula dan radio adalah bahawa kedua-duanya tidak digunakan pada masa yang sama dan bahawa kabel kuasa berjalan dari bateri ke pemula dan radio adalah pendek dan terus, dengan itu meminimumkan kerugian.
Menjelang awal 1950-an, beban tambahan pada sistem elektrik kereta meningkat dengan penambahan pilihan kuasa seperti lebih banyak pencahayaan, penyaman udara, dan stereng kuasa. Untuk meminimumkan permintaan elektrik, kebanyakan pilihan ini dikuasakan secara mekanikal oleh tali pinggang yang keluar dari enjin kereta, dengan elektrik digunakan untuk kawalan tetapi bukan kuasa mentah.
Walau bagaimanapun, beban meningkat melebihi apa yang boleh disokong oleh bateri 6-V. Industri beralih kepada bateri 12-V untuk menyediakan lebih banyak tenaga yang tersedia dan juga untuk mengurangkan kerugian dan membenarkan penggunaan kabel nipis yang membawa voltan lebih tinggi tetapi pada amperage yang lebih rendah (Rajah 2).
Penyelesaian 12-V bertahan lebih 50 tahun, yang merupakan rekod prestasi yang mengagumkan, dan rajah interkoneksi rangkaian pengagihan kuasa (PDN) adalah mudah, sekurang-kurangnya pada dasarnya (Rajah 3).
Walau bagaimanapun, banyak beban tambahan dalam bentuk ciri moden telah ditambah. Pada masa yang sama, fungsi sedia ada, seperti stereng kuasa dipacu enjin, beralih kepada motor elektrik membantu untuk kawalan yang lebih baik. Hasilnya ialah PDN yang lebih rumit (terdapat beberapa pergerakan awal ke arah menaik taraf kepada pek bateri 24-V pada tahun 1990-an, tetapi itu tidak pernah berlaku. Faedahnya tidak melebihi sifat berakar umbi rantaian bekalan 12-V, pembuatan, dan kepakaran) (Rajah 4).
Flash ke hadapan ke 21st abad, dan 12 V kehabisan tenaga, untuk menggunakan metafora campuran. Penurunan IR dan kehilangan voltan apabila menggunakan 12 V untuk fungsi elektronik adalah masalah tetapi satu yang boleh ditampung, sedikit sebanyak, melalui penggunaan pengawal selia tempatan yang sesuai pada setiap papan litar. saya2Pemanasan R Joule dan kehilangan kuasa yang berkaitan, bagaimanapun, adalah masalah yang tidak ada jalan keluar, kerana kuasa itu terbuang dan tidak boleh dipulihkan, manakala pelesapan haba yang berkaitan menambah beban terma pada kereta.
Bahagian seterusnya meneruskan perbincangan ini.
Kandungan EE World yang berkaitan
Soalan Lazim tentang magnet untuk kuasa dan penyalaan, Bahagian 1
Soalan Lazim tentang magnet untuk kuasa dan penyalaan, Bahagian 2
Soalan Lazim mengenai motor daya tarikan, bahagian 1
Soalan Lazim mengenai motor daya tarikan, bahagian 2
Soalan Lazim mengenai motor daya tarikan, bahagian 3
Portfolio penyambung hujung ke hujung memenuhi keperluan sistem elektrik kenderaan 48-V
Meningkatkan prestasi dalam pengagihan kuasa 48-V
Pengaruh Berkembang Teknologi Autonomi Terhadap Membaiki Sistem Elektrik Kenderaan
Mengoptimumkan rangkaian penghantaran kuasa
Rujukan luaran
Sistem Reka Bentuk Irama, "Apakah Seni Bina Zonal? Dan Mengapa Ia Menaikkan Rantaian Bekalan Automotif?”
Vicor Corp., "Sistem 48V: Apa yang anda perlu tahu semasa pembuat kereta mengucapkan selamat tinggal kepada 12V"
Vicor Corp., "Kenderaan Elektrik: 48V ialah 12V baharu"
Vicor Corp., "Tesla Cybertruck akan menghapuskan komponen elektrik 12V"
Kesambungan TE, "Kesambungan dalam Seni Bina E/E Automotif Generasi Seterusnya"
Infineon, "Sistem pengagihan kuasa automotif"
Clore Automotive, "Evolusi Bateri Automotif"
Sistem Bateri Continental, "Evolusi Bateri Kereta - Daripada Teknologi Lama kepada MIXTECH"
MDPI, "Ciri-ciri Sistem Pengurusan Bateri Kenderaan Elektrik dengan Pertimbangan Proses Pengimbangan Sel Aktif dan Pasif"
ResearchGate, "Pendekatan Sistematik untuk Pembangunan Seni Bina Sistem Kuasa Elektrik Automotif"
Di dalam EV, "Tesla Mengesahkan Tukar Kepada Sistem 48 Volt"
Texas Instruments, "Memproses Kelebihan Seni Bina Zon dalam Automotif"