陳 晶 冷樹朋

（1.華晨專用車裝備科技（大連）有限公司，遼寧 大連 116600；2.松下軟件開發(fā)（大連）有限公司，遼寧 大連 116600）

0 引言

隨著人們生活水平的不斷提高，人們對(duì)房車的需求也在不斷增加，房車市場(chǎng)也在不斷擴(kuò)大，但是在目前中國(guó)房車產(chǎn)業(yè)發(fā)展和營(yíng)地相對(duì)滯后的大背景下，我們面臨一個(gè)很大的問題就是“電不夠用”。因此，電能存儲(chǔ)和續(xù)航是我們面臨的一個(gè)重大課題，也是消費(fèi)者最關(guān)心的一個(gè)問題。所以要想合理地匹配電控系統(tǒng)，電氣設(shè)計(jì)就至關(guān)重要。該文將系統(tǒng)地介紹房車的電控系統(tǒng)的組成、匹配和電氣工作原理等問題。

1 房車的電控系統(tǒng)的組成及工作原理

1.1 房車電控系統(tǒng)的組成

房車電控系統(tǒng)的組成，主要是直流12 V系統(tǒng)及交流220 V，50 Hz 系統(tǒng)組成，形成了以供電系統(tǒng)、用電系統(tǒng)、觸控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和控制設(shè)備組成，形成了集供電、網(wǎng)絡(luò)和智能為一體的解決方案，具有可靠性高、功能強(qiáng)大、界面美觀的特點(diǎn)，所有的器件選擇遵循可靠性、穩(wěn)定性和性價(jià)比的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)[1]。

房車的供電系統(tǒng)主要是由輔助電瓶、原車發(fā)電機(jī)、外接220 V 電源、后加裝車載發(fā)電機(jī)及太陽(yáng)能板供電，如圖1 所示，目前房車的輔助電池大部分都使用鋰電進(jìn)行儲(chǔ)能。因?yàn)殇囯娋哂心芰勘容^高、使用壽命長(zhǎng)、自放電低、額定電壓高等優(yōu)點(diǎn)，因此得到了越來越多人的青睞，但是鋰電的安全性能又是人們比較擔(dān)心的問題，因此在選用鋰電時(shí)，必須選擇高品質(zhì)、全性較高的磷酸鐵鋰電池。目前在設(shè)計(jì)的過程中，房車的直流系統(tǒng)也不僅僅局限在12 V 系統(tǒng)，很多房車采用24 V 系統(tǒng)、48 V 系統(tǒng)、甚至更高的高電壓系統(tǒng)，通過升、降壓模塊等手段來對(duì)輔助電瓶充電、并且對(duì)直流設(shè)備供電，這樣可以提升電壓，減少電流，使供電系統(tǒng)能夠提供更長(zhǎng)時(shí)間的電能，充分利用電能的使用率，提高使用效率。

用電設(shè)備主要包括照明系統(tǒng)、廚衛(wèi)系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)以及一些生活必備的系統(tǒng)。照明系統(tǒng)包括射燈、氛圍燈以及閱讀燈等；廚衛(wèi)系統(tǒng)包括吸油煙機(jī)、水泵、冰箱、熱水器、電磁爐和洗衣機(jī)等；通風(fēng)系統(tǒng)包括換氣扇、空調(diào)等；以及一些必備的加熱器、插座、路由器和電視等生活系統(tǒng)。

觸控系統(tǒng)主要是由直流控制模塊、交流控制模塊和控制屏3 套設(shè)備組成的，通過CAN 總線的連接實(shí)現(xiàn)通信，進(jìn)而對(duì)全車的電氣系統(tǒng)通過控制屏來進(jìn)行集成控制，集成控制大大地實(shí)現(xiàn)了操作的方便性、可靠性。

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)目前主要是通過無(wú)線路由器來實(shí)現(xiàn)4G 網(wǎng)絡(luò)的連接，從而實(shí)現(xiàn)車內(nèi)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，車內(nèi)配有智能電視機(jī)、智能空調(diào)等設(shè)備。

圖1 房車電控系統(tǒng)的組成

1.2 房車電控系統(tǒng)的工作原理

房車的控制主要是通過控制屏來控制，進(jìn)入房車的第一步需要打開電源總開關(guān)，通過控制低電壓保護(hù)器（此低電壓保護(hù)器集成了繼電器的功能）整車通電，有一些設(shè)備打開主開關(guān)后直接通電，有一些設(shè)備需要通過觸摸控制面板進(jìn)行控制，控制盒識(shí)別輸入的信號(hào)，并輸出任務(wù)信號(hào)，用電設(shè)備開始工作。但是由于一些設(shè)備本身的限制以及用電匹配的要求，需要進(jìn)行一些特殊的設(shè)置，例如由于水泵在空轉(zhuǎn)時(shí)不能超過15 s，否則將會(huì)損壞水泵，所以當(dāng)檢測(cè)到清水箱水位低于10%時(shí)，對(duì)客戶將進(jìn)行提示音報(bào)警，水泵將不進(jìn)行工作。當(dāng)電池電量的剩余量未20%時(shí)，車內(nèi)將會(huì)進(jìn)行提示音報(bào)警，告知使用者，需要進(jìn)行電能的補(bǔ)給。當(dāng)灰水箱中的水位達(dá)到80%時(shí)，車內(nèi)將會(huì)進(jìn)行提示音報(bào)警，告知使用者灰水箱將滿，需要進(jìn)行清理。當(dāng)需要啟用交流220 V 設(shè)備時(shí)，需要打開充逆變一體機(jī)的開關(guān)，可將電池直流電12 V 逆變到交流電220 V，然后再通過觸摸屏來控制交流設(shè)備，由于充逆變一體機(jī)的功率有限，不能同時(shí)帶載所有交流設(shè)備，因此在控制中需要對(duì)設(shè)備的控制進(jìn)行互鎖，即洗衣機(jī)與電磁爐在逆變模式下不可以同時(shí)使用，電磁爐的優(yōu)先級(jí)高于洗衣機(jī)等。在插入市電或者是發(fā)電機(jī)時(shí)，通過充逆變一體機(jī)的旁路給設(shè)備供電時(shí)，此設(shè)備可以同時(shí)使用。

2 房車電控系統(tǒng)的匹配

2.1 房車電控系統(tǒng)的供電總成

該文以國(guó)產(chǎn)依維柯C 型房車的電控系統(tǒng)為例，此系統(tǒng)由主發(fā)電機(jī)給原車電瓶進(jìn)行供電，副發(fā)電機(jī)給輔助電瓶進(jìn)行供電，實(shí)現(xiàn)了原車線路與改裝線路的最大程度上的分離及電源供給。主、副電瓶中間用雙電池分離器進(jìn)行隔離，用總開關(guān)控制低電壓保護(hù)器進(jìn)行控制整車通斷電狀態(tài)，輸出后需要打開總開關(guān)直接通電的設(shè)備直接通過保險(xiǎn)輸出，用控制屏控制的需要經(jīng)過直流控制器與交流控制器進(jìn)行輸出。交流220 V輸入通過充逆變一體機(jī)為輔助電瓶進(jìn)行充電，同時(shí)也為交流220 V 輸出提供電能。

國(guó)產(chǎn)依維柯C 型房車采用的是依維柯歐勝底盤，此款底盤是雙發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，這樣可以最大限度地滿足車主的用電，而且將原車系統(tǒng)與改裝系統(tǒng)分離開，主發(fā)電機(jī)主要是給原車供電，副發(fā)電機(jī)主要是供給改裝部分使用，2 個(gè)發(fā)電機(jī)的額定電流均為150 A，整個(gè)系統(tǒng)的鋰電池選擇的為280AH 磷酸鐵鋰，客戶也可根據(jù)自己的需求進(jìn)行安裝。

2.2 房車電控系統(tǒng)的匹配與選擇

整車的直流線束全部采用的是德標(biāo)汽車低壓專用電纜，具有較高的可靠性，交流線束采用的是國(guó)標(biāo)三芯護(hù)套線束，符合GB5023—2008 標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于一些其他的配電設(shè)備雙電池分離器的選擇首先是電壓值，其次需要考慮電流值，市面上的雙電池分離器有很多種，分為雙激活、單激活以及單激活限流雙電池分離器，為了保護(hù)發(fā)電機(jī)，增加輔助電池的使用壽命，所以選擇的是單激活限流雙電池分離器，當(dāng)檢測(cè)到原車發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)，單激活雙電池分離器接通，原車發(fā)電機(jī)可以給輔助電池供電，根據(jù)電池的容量選擇電流值，一般最好的充電電流在30%左右，該車的輔助電池在280 AH，發(fā)電機(jī)通過雙電池分離器的電流限制，充電電流為84 A 左右。該車無(wú)論是直流系統(tǒng)還是交流系統(tǒng)，輸出每一路都具有過載保護(hù)功能，保險(xiǎn)的選擇根據(jù)負(fù)載端的功率來進(jìn)行確定，直流系統(tǒng)采用的是插片式保險(xiǎn)絲，交流系統(tǒng)采用的是自復(fù)位保險(xiǎn)。低電壓保護(hù)器的選擇主要是根據(jù)輔助電池的類型來選擇低電壓值，目前磷酸鐵鋰選擇的低電壓值為11.5 V，最高電壓值設(shè)定在16 V，防止鋰電在充滿的一瞬間，超過低電壓保護(hù)器最高設(shè)定值，導(dǎo)致低電壓保護(hù)器重啟。充逆變一體機(jī)的選擇主要是根據(jù)輔助電池的類型來選擇電壓值，包括低壓報(bào)警及充電電壓值。根據(jù)交流的負(fù)載設(shè)備來選取功率，另外還包括充電電流、轉(zhuǎn)換效率和使用環(huán)境等來進(jìn)行選擇，為了穩(wěn)定可靠，目前全部采用工頻純正弦波3 000 W 充逆變一體機(jī)。工頻純正弦波充逆變一體機(jī)雖然具有體積大、價(jià)格高等缺點(diǎn)，但是它具有高可靠性、接近家用電等優(yōu)點(diǎn)，因此目前房車大多選擇此類型的充逆變一體機(jī)。太陽(yáng)能控制器的選擇主要是根據(jù)輔助電池的容量、轉(zhuǎn)換效率以及所要供給的設(shè)備等，如果額定功率為400 W 的太陽(yáng)能電池板，在標(biāo)準(zhǔn)的光照強(qiáng)度，電池缺電情況下，理論上1 h 蓄電量為400W÷18V×12V×1h＝0.267kW·h，也就是我們常說的0.267 度電，如果按照每天平均光照6 h 計(jì)算，那么0.267kW·h×6 ＝1.602kW·h，約合1.6 度電，這1.6 度電對(duì)于房車上的小家電來說，就已經(jīng)足夠使用。但是在設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)考慮到個(gè)性化需求以及每個(gè)客戶對(duì)用電量要求的不同，此款房車我們預(yù)留了1 000 W 太陽(yáng)能的安裝空間及線束，客戶可根據(jù)要求自行安裝，為客戶提供更多的選擇與自行改裝的空間。

除了以上，如果客戶對(duì)電能還有更高的要求，還可以自行增加車載發(fā)電機(jī)對(duì)整車進(jìn)行供電，預(yù)留了底置發(fā)電機(jī)的位置，可以大大地滿足客戶對(duì)電能的需求。另外還有一些輔助設(shè)備，例如360 環(huán)視系統(tǒng)，可以用來幫助客戶更好地駕駛車輛；例如增加后拖車鉤，需要預(yù)留相應(yīng)的尾燈線束及電源線，可以用來牽引車輛等。

3 結(jié)語(yǔ)

房車的電控系統(tǒng)主要為房車提供相應(yīng)的電能保障，在安全可靠的前提下，盡量滿足人們的出行需要。目前房車的控制是通過人機(jī)交互的方式展現(xiàn)，具有很強(qiáng)的靈活性、可擴(kuò)展性強(qiáng)、系統(tǒng)的可靠性高，可實(shí)現(xiàn)對(duì)車內(nèi)電氣設(shè)備的自動(dòng)化控制[2]。我相信隨著技術(shù)的發(fā)展，房車的電控系統(tǒng)將越來越智能化，越來越多的廠家開始研究智能互聯(lián)系統(tǒng)，希望將后改裝部分能與原車部分越來越緊密的連接，因此隨著房車的不斷發(fā)展，技術(shù)不斷的提高，房車的電控系統(tǒng)越來越滿足現(xiàn)代人的出行需要。