用電附件過載引發(fā)汽車電源設計新思考

　　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，汽車交流發(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子系統(tǒng)的用電負載包含在汽車的負載調(diào)查表中，就有可能輕易地超過交流發(fā)電機的供電能力。當這種情況出現(xiàn)于現(xiàn)在的汽車上時，PowerNet的電壓就會下降，直到系統(tǒng)電壓與電池內(nèi)部12.8V的電壓匹配，此時，蓄電池開始為總的用電負載提供一部分電能。這種效應被稱為電池分配(battery contribution)。

　　電池分配是一種周期性的事件，它隨機地為不定期工作的用電負載供電，如乘員室的自動溫度控制、旋轉(zhuǎn)方向盤的事件；或為消費者所選擇的確定性負載供電，如音響或?qū)Ш街?。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是：如果考慮車身電子、照明和底盤電子等子系統(tǒng)的間歇性負載，對汽車充電系統(tǒng)的需求就真的是附件超載(accessory overload)。將來的系統(tǒng)將持續(xù)這種趨勢。

　　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的控制電子系統(tǒng)，從而降低控制系統(tǒng)的耗電；縮小機械傳動裝置，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)

　　電力需求無窮無盡

　　實際情況依然是：在不遠的將來，附件超載將繼續(xù)猛烈如初，因為消費者需要越來越多的新特色和功能。從下圖可見4代汽車電子系統(tǒng)的演變進程。

　　從1968年到上世紀70年代，第一代汽車電子系統(tǒng)包括電動助力窗、電動門鎖、空調(diào)、電子燃油注入和電子點火，這些系統(tǒng)對于滿足那個時代的排放規(guī)則的要求是必需的，并演變到采用電動助力轉(zhuǎn)向。

　　從上世紀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)通過基于傳感器的閉環(huán)控制及取代了老式機械系統(tǒng)的電子機械傳動裝置來管理燃油、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 能以及自動化程度更高的空調(diào)系統(tǒng)，并改善了變速箱，實現(xiàn)了人力操縱傳動的自動化，采用了更為先進的氣囊。在第三代汽車電子時代，車載娛樂系統(tǒng)采用了數(shù)字信號處理器(DSP)，提高了分布式電子系統(tǒng)架構(gòu)的性能，擴展了諸如控制器局域網(wǎng)(CAN)之類多工通信的應用。

　　利用更高級別的分布式汽車電子系統(tǒng)，就有可能從儀表盤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(tǒng)就是這種趨勢的一個例證，其中，收音機機芯和音響放大器級都安裝到汽車車身的后窗臺區(qū)域之中，儀表盤面板上僅僅留下顯示器和開關(guān)。車內(nèi)氣候電子控制、導航系統(tǒng)、CD換碟器等等之類的系統(tǒng)也出現(xiàn)了類似的趨勢。

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

　　將來汽車中電子系統(tǒng)的數(shù)量可能不會像二代時增長那么快，但是，軟件系統(tǒng)將呈指數(shù)增長。例如，目前正呈現(xiàn)的一個趨勢就是通過免疫系統(tǒng)工程把在線診斷(OBD)升級為下一代的OBD1。之所以出現(xiàn)這種趨勢是因為：目前的系統(tǒng)復雜性如此之高，以至于接近2/3的故障模式根本無法解讀，并且將繼續(xù)惡化。

　　要診斷未來的汽車電子系統(tǒng)，將需要擴充在線計算軟件以執(zhí)行診斷，因為將來的系統(tǒng)所包含的電氣化高安全性子系統(tǒng)比現(xiàn)有的系統(tǒng)要多一個數(shù)量級以上，這些高安全性子系統(tǒng)包含在此已討論過的電氣化子系統(tǒng)及更多的子系統(tǒng)。目前，電子節(jié)氣門控制(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)，以管理汽車縱向運動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。