沈佳成 朱桂英

摘 要：汽車蓄電池由于各種原因，經(jīng)常出現(xiàn)虧電而不能啟動(dòng)的情況，隨車電源是應(yīng)急的首選，而目前有些隨車充電設(shè)備中電池有熱失控缺陷，會(huì)造成遇高溫爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，因此研究和開發(fā)便攜的、安全的車載直流應(yīng)急電源是有市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值，該設(shè)備有永磁電機(jī)、變速機(jī)構(gòu)、顯示部分和輔助功能四個(gè)部分組成，優(yōu)點(diǎn)是快速可靠的充電又不會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞：車載電源;應(yīng)急電源;永磁電機(jī);變速機(jī)構(gòu)

中圖分類號(hào)：V423.4+4 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）04-41-02

Research of vehicle DC emergency power supply^*

Shen Jiacheng， Zhu Guiying^*

（ Zhejiang Economic & Trade Polytechnic， Zhejiang?Hangzhou?310018?）

Abstract： Due to various reasons， the automotive battery often fails to start due to power loss. The on-board power supply is the first choice for emergency response. At present， the battery in some on-board charging equipment has the defect of thermal runaway， which will cause the risk of high temperature explosion. Therefore， the research and development of portable and safe on-board DC emergency power supply has market application value. The equipment composed of four parts.It includes permanent magnet motor， speed change mechanism， display part and auxiliary function .The advantages of the equipment are fast and reliable charging without danger.

Keywords： Vehicular power supply;Emergency supply;Permanent magnet motor;Gearshift mechanism

CLC NO.：?V423.4+4 ?Document Code： B Article ID： 1671-7988（2020）04-41-02

1 引言

汽車已經(jīng)走進(jìn)千家萬(wàn)戶，是必不可少的主要交通工具之一。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止2018年底，全國(guó)汽車保有量已達(dá)2.4億輛，比2017年增加2285萬(wàn)輛，增長(zhǎng)10.51%。如此龐大的汽車市場(chǎng)，人們?cè)谑褂脮r(shí)安全可靠是至關(guān)重要的。

人們?cè)谑褂闷嚂r(shí)希望能安全安心，但是在使用過程中，由于操作不當(dāng)或汽車故障以及汽車使用年限的增加，比如頻繁啟動(dòng)，下車忘記關(guān)用電設(shè)備等，經(jīng)常會(huì)使汽車蓄電池虧電而造成在野外無(wú)法啟動(dòng)的情況。請(qǐng)求救援需要等待較長(zhǎng)時(shí)間，如果長(zhǎng)時(shí)間停留在高速上也有安全隱患。有些車主會(huì)自備充電設(shè)備，以便應(yīng)急自救。

目前車載直流應(yīng)急電源多用于軍工領(lǐng)域，在野外給用電設(shè)備或汽車充電。對(duì)于車載直流應(yīng)急電源民用的應(yīng)用也有報(bào)道，主要有兩種類型。一種是需要220V電源供電的小型充電機(jī)，在家里或是有電源的地方可以使用，如果汽車在野外或是高速公路等地方，就使用不方便，并且充電時(shí)間較長(zhǎng);一種是便攜式的鋰電池充電寶，也是目前大多數(shù)車主車上常備的一種應(yīng)急設(shè)備，其優(yōu)點(diǎn)是小巧、便攜;但是缺點(diǎn)是存在熱失控缺陷、物理?yè)p壞后遇到高溫會(huì)爆炸的安全隱患，長(zhǎng)時(shí)間放在后備箱里，由于高溫特別是炎熱的夏天或操作不當(dāng)會(huì)引起爆炸，從而引起汽車自燃的情況，網(wǎng)絡(luò)上有報(bào)道多起因?yàn)楹髠湎浞艖?yīng)急充電寶爆炸引起火災(zāi)的事件。除此之外還有低溫?zé)o法使用、保護(hù)線路復(fù)雜、不能過載、容量小等缺點(diǎn)。所以研究便攜的、安全的車載直流應(yīng)急電源是有一定需求和意義的，并且具有一定的市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值。

2 項(xiàng)目研究

本項(xiàng)目要研究的是便攜的安全的車載直流應(yīng)急電源。設(shè)備有四個(gè)部分組成，一是永磁發(fā)電機(jī)，提供14V直流電源，為了電壓的穩(wěn)定會(huì)進(jìn)行電路的輸出保護(hù);二是變速機(jī)構(gòu)，運(yùn)用多級(jí)變速，提供即輕便又快捷的操作，使得力氣再小的人也可以輕松自如的使用，手搖5到10分鐘就能夠使虧電的蓄電池進(jìn)入正常啟動(dòng)電壓的狀態(tài);三是顯示部分，主要有電壓和電流的數(shù)字顯示，讓車主一目了然知道電池的充電狀態(tài)以及是否完成，以來判斷是否該停止搖動(dòng);四是輔助部分，安裝有照明燈可以為野外提供應(yīng)急照明，有電壓的轉(zhuǎn)換功能，可以為手機(jī)等移動(dòng)電子設(shè)備充電，以備野外應(yīng)急救援使用。

除此之外設(shè)備還預(yù)留擴(kuò)展模塊，可以為后續(xù)的功能進(jìn)行擴(kuò)展和安裝。

2.1 電機(jī)選擇

汽車用電的特點(diǎn)是直流低壓12V，根據(jù)特點(diǎn)采用汽車車載永磁發(fā)電機(jī)，輸出直流14V電壓，可以為汽車充電，在手搖發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)過程中，由于勵(lì)磁和轉(zhuǎn)速的原因，會(huì)造成電壓的不穩(wěn)定，因此需要進(jìn)行電壓的保護(hù)，在輸出端進(jìn)行電容電壓的保護(hù)。圖1為所選車用永磁發(fā)電機(jī)，圖2 為電機(jī)原理圖。

2.2 變速結(jié)構(gòu)

為了實(shí)現(xiàn)輕便快捷，采用多級(jí)變速機(jī)構(gòu)，大齒輪帶動(dòng)小齒輪，進(jìn)行變速比的計(jì)算，最后達(dá)到能手搖5～10分鐘就能實(shí)現(xiàn)充電完成。變速機(jī)構(gòu)為三級(jí)變速機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)圖如圖3所示。

2.3 顯示結(jié)構(gòu)

為了使客戶一目了然，是不是可以停止操作，顯示機(jī)構(gòu)上顯示了電壓、電流，可以直觀的觀察電池的充電狀態(tài)和完成情況。利用數(shù)顯的電壓電流表，將發(fā)電機(jī)的輸出參數(shù)進(jìn)行時(shí)時(shí)顯示。顯示機(jī)構(gòu)面板設(shè)計(jì)如圖4所示。

2.4 輔助機(jī)構(gòu)

此設(shè)備功能非單一，除了能供汽車充電外，還能為野外操作進(jìn)行應(yīng)急照明，手機(jī)沒電還可以進(jìn)行應(yīng)急充電，實(shí)現(xiàn)救援的功能。選用LED燈作為應(yīng)急照明，采用降壓模塊，將14V電壓降至5V，可靠的為手機(jī)等電器充電。設(shè)計(jì)時(shí)采用開關(guān)的形式，兩個(gè)開關(guān)一個(gè)燈開關(guān)，可以打開LED燈，220V開關(guān)打開可以輸出220V電源，插口的AC220V有電，5V使用USB插口進(jìn)行電源的輸出。

3 結(jié)語(yǔ)

研究設(shè)計(jì)的車載直流充電機(jī)實(shí)現(xiàn)了快速可靠的為汽車充電，后續(xù)需要改進(jìn)的是便攜性、小型性，如果能成為汽車的標(biāo)配隨車工具，將會(huì)有不小的的經(jīng)濟(jì)效益，并且會(huì)大大減少電池問題造成的汽車自燃等危害。

參考文獻(xiàn)

[1] 余庚.車載電源的設(shè)計(jì)[J].唐山師范學(xué)院學(xué)報(bào).2016，38（5）：61-64.

[2] 廖傳書，程鑫.車載電源系統(tǒng)開關(guān)電源的設(shè)計(jì)[J].金日電子.2006， （9）：72-73.

[3] 李麗霞，李健.基于單片機(jī)的車載電源控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)，2013，（22）：58-61.

[4] 武忠.汽車電源電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)的改進(jìn)[J].汽車電器.2019，（08）：44- 45.

[5] 劉長(zhǎng)明，沈小林，王凡.?軍用車載電源異常電壓檢測(cè)模塊的研制[J].火力與指揮控制，2016，41（4）：177-180.

[6] 孫航雨，楊迪青.汽車電源管理系統(tǒng)簡(jiǎn)介[J].汽車維護(hù)與修理.2019. 9.74-75.