新型車載電源系統的發展概況及研究

    2.2 目前車載永磁發電機的發展概況

    近年來，隨著永磁材料的發展，車用永磁發電機以其結構簡單、比功率高、低速特性好等優點，越來越受到業界的廣泛關注。因此，具有高效率、高性價比和高穩定性的永磁發電機將具有較高的理論研究價值和廣闊的應用推廣前景。所以車用永磁發電機，以其先進的結構和優異的性能，決定了該產品的生命力和市場競爭力，必將取代硅整流發電機，提高了汽車電器系統的整體水平，促進我國汽車工業的技術進步。但目前關鍵解決問題是：

    1）車用永磁發電機輸出電壓的的控制：車用發電機由于使用中的轉速和負載變化范圍都很大，而且還與蓄電池并聯工作，因此，對其輸出端電壓的穩定性有很高的要求。永磁發電機的整流恒壓是面向主電路的控制，必然面臨直接控制大電流的問題，這對電子元器件提出了更高的要求。所以永磁發電機對電壓的控制是關鍵問題，也是目前研制永磁發電機的重點問題。永磁發電機雖然不需外界能量即可維持其磁場，但也造成從外部調節、控制其磁場極為困難，這使永磁發電機的應用范圍受到了限制。永磁發電機的電壓調節方法很多，目前典型的電壓調節方法主要有：（1）并聯式、串連式電子調節器；（2）控硅橋式半控整流穩壓方案；（3）調節電樞繞組；（4）調節有效磁場；（5）混合勵磁。

    目前我國研究永磁發電機的調節電路普遍是采用單相或三相半控橋式整流穩壓電路，也有采用PWM控制式整流穩壓電路，還有機械調節式的整流穩壓電路。相比來說采用的單片機控制的三相全控橋式整流穩壓電路，成本更低，可以同時控制兩種或以上電壓而且效果更好，具有較好的實用價值。

    目前被普遍看好的方案之一是采用三相半控橋式整流電路，在已有的整流穩壓電路中，對三相半控整流橋的控制多采用電壓比較控制方式。該方式雖可實現穩壓，但其穩壓性能對負載、轉速等運行工況及有關參數依賴較大，運行工況及有關參數的變化會影響其穩壓精度，并會導致輸出電壓的振蕩，甚至失控。

    2）車用永磁發電機結構設計及永磁材料的選擇：如果設計或使用不當永磁發電機在過高(釹鐵硼永磁)或過低(鐵氧體永磁)溫度時在沖擊電流產生的電樞反應作用下或在劇烈的機械振動時有可能產生不可逆退磁(或叫失磁)，使電機性能降低，甚至無法使用而既要研究開發適合于電機制造廠使用的檢查永磁材料熱穩定性的方法和裝置，又要分析各種不同結構形式的抗去磁能力，以使在設計和制造時，保證永磁式發電機不失磁。

    3 新電源系統的研究思路

    3.1 新電源系統的電壓升級問題

    因為汽車的用電器有很多類型，不同電器設備對電源有不同要求，有的可以采用14V，有的采用42V或其它多種電壓。這種情況下，可以考慮雙電路或多電壓供電系統，目前的存在問題是：需要配置12V和高壓蓄電池組，因而增加了車輛的承載，占用更大的空間及增加造價；還有DC/DC變換器產生的電磁干擾；高電壓瞬態現象及抑制控制方法；雙電壓電器系統在車輛運行時的功率流向及分配問題等等；尤其是高壓工作時安全問題，安全保險設置是頭號的問題，絕緣和保險設置的標準要重新制定。

    鑒于以上問題，我認為可以采用另一種雙電源或多電源供電方案：即蓄電池仍采用傳統的12V電源，而在發電機的電樞繞組采用14V和42V兩種或以上獨立的電樞繞組，從而可以同時獲得兩種及以上輸出電壓。12V蓄電池主要在啟動時用于啟動機、點火系統及一些傳統用電設備使用，發電機的14V供傳統用電器并及時給12V蓄電池補充充電，而42V供一些大功率或一些新型用電器使用。采用此電源系統方案更有利于汽車產業的平穩發展。