汽车供电系统设计与电能管理

在供电系统中，交流发电机的设计必须考虑目标市场用户的用电习惯、地域气候、处于发动机舱中的位置、占发动机输出功率的比例、与供电管理系统接口调节器功能等。供电型蓄电池一般在设计之初进行V型电量匹配仿真，评估其是否与发电机、蓄电池、用电系统的功率负载相平衡。电量匹配平衡可以用以下简易模型来验证

式中，DAI为蓄电池判断放电电流；I_COM为补偿电流；I_BAT为蓄电池瞬间放电电流；T_DAIT为标准要求工况测试时间。

I_COM主要是针对温度、功耗、仪器上的补偿，它使用DAI来判断供电方案的优良。此方法非常简单，但仅凭放电曲线断定，有一定局限性。

设计起动系统时主要考虑与发动机的功率匹配、转矩分配、使用地域温度情况、气缸数、气缸布局来确定起动机的功率。如果发动机起动的必需转矩大，起动系统容量在设计时也必须较大；目标市场冬季平均气温越低，起动功率必须越大；同样排量的发动机，气缸数大的起动功率大。一般汽车用蓄电池仅置于发动机舱，而某些高档车，如英系车Bentley使用双电池系统，并且使用电能管理系模块。蓄电池的设计取决于与其匹配的起动机，与装置在发动机舱里与发动机之间的距离也有关系，蓄电池放电电流的简化公式如下

I_K=4P/（ηU_H） （17-2）(www.xing528.com)

式中，η为效率；U_H为蓄电池额定电压；P为起动机功率；I_K为放电电流。

分电系统设计首先考虑各种用电器的电流规格要求，然后对熔丝系统进行设置，对分电回路进行分配。主要设计要点有绝缘度、温升、铜版板宽与板厚、板层数。线路的走位设计方式和EMC特性（电磁兼容）有很大关系。

电能管理系统主要是对供电系统进行电量分配和管理，其设计思路一般根据整车的价位、配置以及决定使用与否。在概念车中，我们把这个概念集成在BCU（车身控制模块）或EMS（发动机控制模块）中。此件与整车舒适性有一定关系，所以低端车型对此往往不予考虑。

最开始的电气系统原理图是对目标参考样车（标杆车线束）逆向的结果。然而在正向设计过程中，必须对设计车型电器件原理进行汇总整理，根据配置的需要和各电器件设计容量，进行整车电源合理分配以及熔断片、继电器容量的确定。原理图的画法也各不相同，但都要求采用合理、清晰、简便的制图方法，这同样是一种完美的设计革新。为了让图纸简单实用，通常采用图17-1所示的画法（原理图以示说明），达到了一目了然的效果。