轿车电源的电压从上世纪50年代的6V改为12V，己有50多年的前史。自1990年开端，轿车用电量每年以5％～8％的份额添加，其均匀电力负荷的开展前史与趋势见图1。跟着轿车技能的不断进步，将会有越来越多的电气及电子体系被应用到轿车上。
20世纪90年代，轿车规划者提出的进步轿车电源电压的设想，很快得到轿车研讨者、轿车制造商、零部件制造商的共同认同，并拟定了轿车电源42V电压的相关规范。
轿车供电体系由现有的l4V规范向42V规范转化现已成为必定开展趋势，并将在未来数年内得到迅速开展，然后导致轿车电器电子产品的一场革新。轿车新供电体系规范的施行，对轿车电子工业的传统产品将带来巨大的冲击。这关于我国来说既是一次应战，也是一次可贵的机会。咱们应在轿车电源革新的过程中，积极参与研制，与世界轿车电器电子产品接轨。
1 42V轿车电气体系长处
1.1 电压安全、易得
依据欧洲的安全法规则人体的安全电压在50V以内，任何超越60V电压的体系，在导线和衔接处都要有特别的绝缘办法，这将添加体系的分量和本钱。因而，挑选42V电压，便是期望在满意电能需求的一起，能像传统的12V体系相同，即便触碰到电极或金属车体时也不会对人体安全形成要挟。
42V电压值是现在轿车发电机输出电压14V的3倍，其选用的36V蓄电池有利于运用3节传统的12V铅酸蓄电池串联改装组成。
1.2 明显下降轿车线束本钱
现代轿车具有长达2km的导线、2000多个线头和350多个集线器，42V电源体系可大起伏下降这些线束的分量及本钱。
从理论上讲，传输相同的功率，42V体系的电流只要14V体系的三分之一，这样就下降了电机及电力元件的电流负荷，也使导线及功率元件的传输损耗下降为本来的近九分之一，并可以减小导线截面积以下降分量。
1.3 使许多高新技能被广泛应用
有了42V电源体系，许多曾经看似不切实际或不可能的技能也都变得可行了。在42V电气体系中，线控技能、行进平顺性操控设备、电子加热式催化器和电磁阀体系、主动悬挂和电动四轮辅佐驱动设备都能更有效地运用，为车辆的结构改善供应了更大的可能性（表1）。
运用42V电源体系，发动机的一些长时刻作业的附件如转向助力泵、水泵、冷却电扇、空调压缩机和气泵等呵直接由新的电源体系驱动，然后削减空转耗费，进步动力运用功率。关于电动制动体系，由电源直接驱动，可省去液压或气压体系，带来更好的驾驭舒适性和更好的燃油经济性。
1.4 可大起伏进步发电机功率
现在轿车运用的硅整流发电机功率在60c/~以下。硅整流发电机输出电流大，电枢绕组的电流密度达10A/ram，许多能量被励磁绕组、电枢绕组和整流元件耗费掉了。
42V电源体系可在整个发动机转速规模内供应较高的电流输出，电机功率可到达80％以上，目。功率到达8kw以上酉门子VDO产品输出10～15kW，功率可达85％。
1.5 有利于开展混和动力车
选用42V电源后，若没讣发动发电集成设备（ISA），则可完成以下功用：
①在轿车起步时，增强了发动加快功能，在很短时刻内（一般为0.1～0.2s）将内燃机加快到超越怠速转速，然后内燃机开端焚烧，完成发动机无怠速工况；
②轿车较长时刻处于泊车状况，如遇红灯时，操控体系会主动堵截内燃机供油，内燃机中止运转；
③轿车正常行进时，ISA为发电机工况，向电池充电；
④轿车加快或爬坡时，ISA作业在电动机工况，为发动机供应辅佐推动动力，使发动机作业在高效区，进步了功率，下降了燃油耗费6）现已具有必定的研讨根底：
早在20世纪90年代，德国便建立车载电源论坛，成员有群众、奥迪、宝马、欧宝和保时捷等轿车公司。该安排提出了14V/42V双电压供电体系的规范草案。别的，福特公司与麻省理工学院电建议安排了MIT/7.业联盟，成员包含通用、戴姆勒一奔跑、宝马、雷诺、西门子、博世、摩托罗拉、德尔福等闻名轿车商、零部件商及电子电讯商。该安排首要研讨14V/42V双电压供电体系对轿车电器与电子设备的影响及完成办法。美国轿车工程学会（SAE）也专门建立了双/高电压车辆电子体系委员会。
现在，42V电气体系结构现已得到了世界轿车工业界的认可，并已在一些车辆上被选用，如沃尔沃公司的$80和福特公司的混合动力车Explorer。
2 运转形式
在新的电气体系中，有两种施行计划：一种是全车42V单一电压计划；另一种是42V/14V双电压计划5。
2.1 单一电压运转形式
42V电气体系的单一电压计划如图2所示：
42V单一电压会对现在的轿车零配件制造商形成大冲击，因而推行有必定困难。
2.2 42V/14V双电压运转形式
由于42V电源体系涉及到的产品技能改造的规模太广，因而对立电压晋级的声响也不少，尤其是配件供货商，由于产品改造必将增大他们的本钱因而，作为过渡阶段的42V/14V双电压体系的计划，正被越来越多的人所重视。
双电压体系对现有轿车零部件商的冲击较小，因而轿车业倾向于这种计划。如图3所示的双电压体系，需求有一个DC/DC转换器将42V电压转换成l4V电压，因而需求2个蓄电池（12V和36V）。
而只要当许多的部件都习惯42V车用电源的时分，才干大批量出产纯42V的车用电源。
双电压体系将轿车电器与电控设备依据耗电量的巨细分为两组，传统的中小功率用电器为一组，如灯具、外表、电动雨刷等选用14V电源供电；而大功率用电器如发动机操控单元、加热、电动悬架等电器则直接选用42V的电源供电。沟通发电机经整流调压后得到42V电压供应高功率负载并对36V蓄电池充电，而42V电压经DC/DC变换器之后为l4V电气体系供电。
3 稀土永磁发电机的规划
12V提升到42V供电体系的转变给轿车电器元件也带来了较大革新，如新式葺电池、发动机、发电机等。42V轿车电源体系首要有42V发电机、36V蓄电池和DC/DC直流交换器组成。36V蓄电池可由三节12V蓄电池串连而成，DC/DC直流交换器也已有许多安排进行开发。
当时首要有3种发电机可供挑选：
1）永磁发电机。
永磁电机具有很高的能量转化功率和可靠性。
2）有刷硅整流发电机。
现在轿车运用的大部分是有刷硅整流发电机，可是该机带有碳刷滑环设备，碳刷简略磨损，寿命短，故障率高。
3）无刷硅整流发电机。
它保护简洁，可靠性高，但该机添加了磁场气隙，漏磁大，资料运用率低，本钱高。
现在稀土永磁资料现已具有了较高的性价比，现代电力电子技能也为研制出斩波式的电子稳压器奠定了根底。因而，运用稀土永磁资料和现代电力电子元件研制出结构简略、发电功率高、寿命长的42V稀土永磁发电机具有较高的研讨价值和宽广的推行远景。
规划的钕铁硼永磁发电设备结构示意图如图4所示，还研制了三相半控桥整流稳压电路（图5）。该电路由三相半控桥整流电路、电压信号取样电路和触发电路组成。当发电机输出电压低于方针稳压值时，电子稳压器为三相整流输出。当发电机输出电压高于方针稳压值时，电压信号取样电路主动使三相半控桥整流电路瞬时断开，下降输出电医当发电机输出电压再低于方针稳压值时，三相半控桥整流电路再恢复作业，循环往复。经过整流、斩波，确保了发电机输出电压安稳的直流电。
4 功能实验
42v永磁发电机选用12极有极靴星形转子式三相永磁同步发电机，发电机额外电压，42V；额外功率，3000W；额外转速，4000r/mln。磁性资料选用钕铁硼NTP30H，剩磁感应强度Br=1.12T，磁场强度Hc=790kA/m，最大磁能积，224～256kJ/m。在负载功率分别为2800，3000和3200W的条件下，对新研制的三相半控桥式整流稳压钕铁硼永磁发电机从低速到高速进行功能实验，实验成果如表2所示。
从表2中看出，当发电机转速由2000r/min改变到4800r/min时，负载功率由2800W改变到3200W时，输出电压安稳在37.17—42.63V之间，该功能指标到达了规划要求。
5 定论
1）现在轿车电源体系由14V电源向42V电源开展现已是必定的趋势，就像上世纪50年代将6V电源晋级至现行的12V电源相同势不可挡。
2）作为过渡阶段，对42V/14V双电压体系的研讨将会是轿车界最近时期的一个研制热门。
3）42V轿车供电体系规范的施行，将对轿车电器与电子设备带来巨大的冲击，一起也会给整个轿车界带来新一轮的技能革新。
