用電附件過(guò)載引發(fā)汽車(chē)電源設計新思考

　　表中的兩類(lèi)(引擎管理、多媒體和HVAC)汽車(chē)電子系統需要汽車(chē)電力系統提供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的負載，交流發(fā)電機必須具備大約兩倍的額定電流―204A。原因在于：當引擎低速運行且怠速時(shí)，汽車(chē)交流發(fā)電機僅僅可以產(chǎn)生一半的電能。這就需要大型的交流發(fā)電機，在標稱(chēng)系統電壓為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)子系統的用電負載包含在汽車(chē)的負載調查表中，就有可能輕易地超過(guò)交流發(fā)電機的供電能力。當這種情況出現于現在的汽車(chē)上時(shí)，PowerNet的電壓就會(huì )下降，直到系統電壓與電池內部12.8V的電壓匹配，此時(shí)，蓄電池開(kāi)始為總的用電負載提供一部分電能。這種效應被稱(chēng)為電池分配(battery contribution)。

　　電池分配是一種周期性的事件，它隨機地為不定期工作的用電負載供電，如乘員室的自動(dòng)溫度控制、旋轉方向盤(pán)的事件；或為消費者所選擇的確定性負載供電，如音響或導航助手。這些周期性事件就是電池耗盡的原因，并最終導致需要更換電池。

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

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

　　電力需求無(wú)窮無(wú)盡

　　實(shí)際情況依然是：在不遠的將來(lái)，附件超載將繼續猛烈如初，因為消費者需要越來(lái)越多的新特色和功能。從下圖可見(jiàn)4代汽車(chē)電子系統的演變進(jìn)程。

　　從1968年到上世紀70年代，第一代汽車(chē)電子系統包括電動(dòng)助力窗、電動(dòng)門(mén)鎖、空調、電子燃油注入和電子點(diǎn)火，這些系統對于滿(mǎn)足那個(gè)時(shí)代的排放規則的要求是必需的，并演變到采用電動(dòng)助力轉向。

　　從上世紀80年代到90年代早期，第二代汽車(chē)電子系統包括ABS、防盜系統和更為先進(jìn)的電子引擎控制系統，以滿(mǎn)足限制尾氣排放的法規的要求。第二代汽車(chē)電子系統因采用軟件控制功能和專(zhuān)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械系統的電子機械傳動(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(chē)電子功能因引入更為強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算功能、巡航控制、導航功 能以及自動(dòng)化程度更高的空調系統，并改善了變速箱，實(shí)現了人力操縱傳動(dòng)的自動(dòng)化，采用了更為先進(jìn)的氣囊。在第三代汽車(chē)電子時(shí)代，車(chē)載娛樂(lè )系統采用了數字信號處理器(DSP)，提高了分布式電子系統架構的性能，擴展了諸如控制器局域網(wǎng)(CAN)之類(lèi)多工通信的應用。

　　利用更高級別的分布式汽車(chē)電子系統，就有可能從儀表盤(pán)面板中騰出新的空間，因為只有控制信息是需要讀取的。上世紀90年代的音響系統就是這種趨勢的一個(gè)例證，其中，收音機機芯和音響放大器級都安裝到汽車(chē)車(chē)身的后窗臺區域之中，儀表盤(pán)面板上僅僅留下顯示器和開(kāi)關(guān)。車(chē)內氣候電子控制、導航系統、CD換碟器等等之類(lèi)的系統也出現了類(lèi)似的趨勢。

　　在第四代汽車(chē)電子系統階段，微處理器和數字信號處理器在汽車(chē)中的應用更為普及。這些21世紀的系統中，每輛車(chē)的汽車(chē)電子系統采用了40到80個(gè)以上的微處理器和35到100個(gè)以上的電機。新的系統由軟件控制，并廣泛地依賴(lài)于廉價(jià)和魯棒的存儲器硬件的可用性。

　　將來(lái)汽車(chē)中電子系統的數量可能不會(huì )像二代時(shí)增長(cháng)那么快，但是，軟件系統將呈指數增長(cháng)。例如，目前正呈現的一個(gè)趨勢就是通過(guò)免疫系統工程把在線(xiàn)診斷(OBD)升級為下一代的OBD1。之所以出現這種趨勢是因為：目前的系統復雜性如此之高，以至于接近2/3的故障模式根本無(wú)法解讀，并且將繼續惡化。

　　要診斷未來(lái)的汽車(chē)電子系統，將需要擴充在線(xiàn)計算軟件以執行診斷，因為將來(lái)的系統所包含的電氣化高安全性子系統比現有的系統要多一個(gè)數量級以上，這些高安全性子系統包含在此已討論過(guò)的電氣化子系統及更多的子系統。目前，電子節氣門(mén)控制(ETC)和電子助力轉向系統(EPS)已經(jīng)被延伸到電子穩定程序(ESP)系統，以管理汽車(chē)縱向運動(dòng)控制到電子受控剎車(chē)(ECB)系統等等功能。這些子系統成為表中所列的第6類(lèi)。