2 设计供电系统
    我们需要根据客户的用电需求来设计供电系统。尽管客户的用电需求多种多样，但供电系统的不同主要体现在4个方面：①逆变器的选择；②附加蓄电池的选择；③蓄电池的隔离控制措施；④电路保护措施。
    实例如下：根据客户需求，后装电气系统需要在底盘车正常行驶的工况下，使用1 000 W交流电2h，应如何设计供电系统？
    2.1逆变器的选择
    目前行业内，改装车上使用的逆变器基本上是正弦波逆变器，改装车用正弦波逆变器主要有两种：一种是内高频环逆变器（即高频逆变器）；另一种是单级逆变器（即工频逆变器）。
    内高频环逆变器的优点是：体积小，质量轻，安装方便，功率密度高，逆变效率可以达到90%、带半波整流设备的能力比单级逆变器强。缺点是抗负载冲击能力一般。
    工频逆变器的优点是：抗负载冲击能力强，单级功率变换，对输入电压和负载变化的动态响应特性好。缺点是变压器仍工作在工频，体积大，质量重，带半波整流设备（吹风机）时，工频变压器容易产生共振，噪声大，逆变效率降至60％左右，波形失真，谐波含量高。波形削波如图2所示。

    根据负载特性和车内布置情况，选择合适的逆变器，带感性负载时，最好先做逆变器带载测试。本例中，可以选择1500 W高频逆变器。
    2.2附加蓄电池的选择
    给改装车后装电气系统配置附加蓄电池的好处有3个方面：①保护底盘车启动蓄电池；②延长改装车后装电气系统的供电时间；③提高改装车整车的电量平衡性能。
    目前，国内改装车行业使用最多的蓄电池还是免维护阀控式铅酸蓄电池，也有一些房车使用铿离子电池，但铿离子电池价格昂贵，且其电特性受环境温度影响较大，所以没有广泛地在改装车行业使用。蓄电池的选择主要依据客户的用电需求，根据蓄电池的充放电特性选择蓄电池的类型，再选择蓄电池的容量和蓄电池个数。行业内有启动型蓄电池和储能型蓄电池的说法，其实是在不同温度条件下的蓄电池的充放电特性不同，导致了蓄电池有不同的适用范围。本例中客户不需要蓄电池组短时间内释放大电流，故后备浮充使用普通免维护阀控式铅酸蓄电池作为附加蓄电池是比较合适的。
    由1.3节可知在底盘车正常行驶的工况下，考虑底盘车电气系统的最大用电功率，交流发电机可向后装电气系统提供约648 W电功率，附加蓄电池组需要向后装用电设备提供的电功率可由公式（2）进行估算。

    式中：Px----附加蓄电池组的放电功率；P----后装用电设备额定功率，取1000 W ； PF----交流发电机富余功率，取648 W ； cosψ----后装用电设备的功率因数，取0.9；η----逆变器的转换效率，取0.9。
    由公式（2）可以得出附加蓄电池组的放电功率约为587 W，再查看附加蓄电池的定功率放电表来估算放电时间。某型号免维护阀控式铅酸蓄电池的定功率放电数据见表3。表中数据均为平均值，蓄电池容量为100 Ah。

    放电终止电压的取值要参考逆变器的低压保护电压值和蓄电池定功率放电表中规定的放电终止电压值，我们取10.5 V。由表3可知，本例中，选用2节该型号的蓄电池在环境温度为25℃的条件下，是可以满足客户用电需求的。但蓄电池的容量并非是一个定值，蓄电池的容量还受放电倍率和环境温度等因素的影响，放电倍率越高，蓄电池容量越低，环境温度越低，蓄电池容量越低。所以，在估算放电时间的时候，还要考虑环境温度的影响。如果蓄电池的温度为0℃，考虑蓄电池容量的修正系数为0.8，那么就要使用3节该型号的蓄电池，并设计蓄电池隔离控制措施。某型号免维护阀控式铅酸蓄电池的容量与放电倍率和温度的关系如图3所示。

    2.3蓄电池的隔离控制措施
    由于每个蓄电池的电量和内阻都不一样，所以在正常使用中，蓄电池与蓄电池不是直接并联的，以防止蓄电池相互充电而产生内耗，降低蓄电池的使用寿命。改装车后装电气系统使用一套隔离控制器，来连接启动蓄电池和附加蓄电池组。
    控制器持续监测底盘车启动蓄电池的电压和附加蓄电池的电压，当启动蓄电池电压超过13.3 V并持续1min或者附加蓄电池电压超过13.3 V时，隔离控制器将启动蓄电池和附加蓄电池组并联在一起，交流发电机可以同时向启动蓄电池和附加蓄电池组充电。当启动蓄电池的电压低于12.3 V时，隔离控制器将断开启动蓄电池和附加蓄电池组的正极连接，从而防止底盘车的启动蓄电池过度亏电。蓄电池隔离控制系统如图4所示。

    2.4电路保护措施
    改装车后装电气系统主要使用熔断器和空气断路器作为电路的保护器件，直流电路主要使用熔断丝，交流电路使用空气断路器。汽车用熔断丝按照产品结构分类，可分为片式熔断丝、方型熔断丝和平板式熔断丝等；按照熔断特性分类，可分为快速熔断型、中速熔断型和慢速熔断型。
    选择熔断丝的主要依据：①供电线路上的电流；②熔断丝的额定电压；③熔断丝的额定电流；④熔断丝的致断容量；⑤熔断丝的适用环境温度；⑥熔断丝材料；⑦熔断丝的熔断特性曲线。
    本例中，在主供电线路上，选择平板式中速熔断型或者慢速熔断型熔断丝比较合适。根据供电线路上额定电流除以0.7的值来确定使用何种容量的熔断丝。在选择导线时，尽量选择符合GB/T 25085-2010/ISO 6722: 2006《道路车辆60 V和600 V单芯电缆》要求的电缆。主供电线路上通过的额定电流约为100 A，则主供电线路选用截面积为25 mm2的导线和150A的熔断丝比较合适，熔断丝的额定电压小于DC32V，使用环境温度为－40～125 ℃。某公司的片式快速熔断型熔断丝和慢速熔断型熔断丝的熔断特性曲线如图5、图6所示。快速熔断型熔断丝特性曲线前段斜率比慢速熔断型熔断丝的大很多，这也说明慢速熔断型熔断丝抗负载冲击能力比快速熔断型熔断丝强，适合电机类感性负载使用。

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