当今汽车技术发展的一个主要趋势就是从14V系统到42V系统的转换。由于汽车内电器的不断增加，在未来几年内，其总功率将达到并超过3KW水平。如果仍沿用传统的14V蓄电池来传输，直流电流将达到200A～300A。这将会使所需电机及功率驱动电路的成本大幅度升高。从而成为限制汽车发展的瓶颈。所以，对于已有的14V系统，唯一的解决方案是关掉某些正在使用的电器，以便将峰值电流控制在允许范围内。这当然会降低汽车的舒适及可靠性。

        考虑到安全及经济性，42V系统成为一个理想的选择。之所以选择42V，是因为人体所能接触的安全电压的上限是直流60V。在考虑到电压波动的裕量后，42V成为一个很优化的选择。采用这一电压，首先可以免去额外的绝缘设计，从而降低成本。其次，传输同样的直流功率，电流只有14V系统的三分之一，从而减低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降低为原来的近九分之一，从而可以减小导线截面积以降低重量。从另一  个角

        42V系统的应用将影响整个汽车电器系统的结构及特性。其中几个主要的变化将是一体化起动/发电机，直流/直流转换器和电助力方向盘控制。

        一体化起动/发电机系统 (ISA：Integrated Starter/Alternator)

        一体化起动/发电机系统是42V系统中的一个热点。之所以整合汽车的起动电机和发电机成为一个一体的双用途电机控制工程网版权所有，是因为汽车内电器的功率要求。一般家用汽车的起动电机功率在3KW左右，而发电机功率在1KW。但随嗬汽车内电器的日益增多控制工程网版权所有，发电机功率将在不久的将来达到3KW的水平。因此使一体化成为可能。另外，由于起动与发电是两个相互独立的过程CONTROL ENGINEERING China版权所有，因而如将这两种电机一体化，材料利用率将提高，前机盖下的可利用空间也将可提高。不仅如此，传统发电机的效率很低，大约为50%到60%。而一体化电机在发电机状态，其效率可达80%。

        另外，这一技术可以实现发动机的起停控制，提高燃油效率。就是说，当汽车在交通灯前停止时，关闭发动机。在起动时，先由起动机带动发动机达到一定转速，再给发动机点火。由于发动机在从零转速达到额定的加速过程中是燃油效率最低，燃烧最不充分的，因而，采取这一措施会提高燃油效率并降低污染。

        一体化起动/发电机的另一个特点是可再生制动。即在制动过程中，将机械能转化为电能给蓄电池充电，从而提高发动机效率。

     
         图1显示了这一新型电机与发动机的机械耦合(同轴耦合)。

        这一设计的主要挑战来自两个方面。一方面是电机设计，一方面是功率驱动及控制。

        1. 电机设计
        在电机设计上控制工程网版权所有，首先的问题是选用何种电机。众所周知，电机的设计要么基于电动机运行，要么基于电机运行。要折衷设计出一个电机来完成电动与发电功能，优化设计是关键。

        当前主要有四种电机可作为候选。

        第一种是永磁无刷直流机。它单位体积输出功率高、体积小、起动转矩大。问题一是转矩脉动，二是需要较贵的位置传感器，三是永磁材料成本高，且在短路或重载运行时会去磁。

        第二种电机是异步机。它的优点是结构简单CONTROL ENGINEERING China版权所有，维护简便， 控制技术成熟。缺点是体积大，功率调速范围窄，而且起动电流大，因而对逆变器功率元件要求较高。

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