二、车载电源的现状与发展

1.蓄电池

蓄电池是可以通过充电恢复其化学能量的储能装置，也被称为二次电池。目前，曾被使用过或正在使用的二次电池有数十种，根据其电解质的酸碱性可分为酸性蓄电池、碱性蓄电池和中性蓄电池。极板为铅、电解液为硫酸水溶液的铅酸蓄电池具有内阻小、电压稳定的特点，能迅速提供大电流，是较为理想的起动电源。此外，铅酸蓄电池的结构简单，结构及生产工艺等较为成熟，成本低，因而汽车上普遍采用铅酸蓄电池。

普通的铅酸蓄电池（也被称为干封蓄电池）比能量低，维护工作量大，使用寿命短，需经初充电才能使用。多年来，铅酸蓄电池在结构、材质及工艺等方面不断地改进，其性能有了较大的提高。目前，汽车上使用的大都是改进型铅酸蓄电池，比如无需初充电的干荷电、湿荷电蓄电池，可防止电解液非正常损失和极板活性物质脱落的胶质蓄电池。此前汽车上使用的铅酸蓄电池盖板上都有加液盖（图1-2），蓄电池需要经常进行检查维护。现在，汽车上越来越多地使用了使用寿命长且无需经常维护的免维护铅酸蓄电池（图1-3）。

国内外都致力于研究与开发碱性蓄电池，比如镍氢蓄电池、锂离子蓄电池、锌空气蓄电池、铁镍蓄电池、铁空气蓄电池等。这些蓄电池在能量密度、使用寿命等方面都要优于铅酸蓄电池，但由于其内阻较大，不适合用作起动电源。到目前为止，碱性蓄电池只是在电动汽车上使用；中性蓄电池在技术上还有待成熟，应用很少。

图1-2 带加液盖的铅酸蓄电池

图1-3 免维护铅酸蓄电池

作为起动电源，铅酸蓄电池在结构、材质、工艺等方面仍有改良和发展的空间，以使蓄电池的体积进一步减小、重量更轻，而其供电能力和使用寿命则应进一步提高，通过采用密封技术及其他相关措施，实现铅酸蓄电池的免维护化。

2.发电机及调节器

汽车上最早使用的是直流发电机，这种同步直流发电机采用铸铁外壳，磁极较大，须用机械式换向器整流。由于其体积大、比功率小、低速充电性差、高速换向器换向火花大，直流发电机已不能适应现代汽车对车载发电机的要求，早已被采用硅二极管整流的交流发电机（图1-4）所取代。汽车上普遍使用的交流发电机的基本组成与工作原理大致相同，但有多种结构形式。根据发电机磁极产生磁场方式不同，可分为普通励磁式（通过电刷引入励磁电流）、无刷励磁式和永磁式等几种，其中普通励磁式使用最为普遍。

图1-4 整体式交流发电机

普通励磁式发电机按整流二极管的数量又可分为六管、八管、九管、十一管等不同形式，其中八管和十一管的交流发电机是在六管、九管交流发电机的基础上又增加了两个二极管，充分利用了发电机工作时三相绕组中的单相电压的谐波，使发电机的效率得以提高。近些年来，汽车上又出现了十二管交流发电机，这种发电机为双整流结构，使得发电机的低速充电性能有了大幅度提高。

发电机调节器的作用是在发动机转速变化时，使发电机的电压保持稳定。交流发电机最初所配用的是触点式调节器，现已逐渐被电子式调节器所替代。电子调节器有分立元件和集成电路两种类型，现在的汽车大都采用集成电路式电子调节器。

由于集成电路调节器性能稳定、结构尺寸小，可以将其安装在发电机内部。这种采用内装式调节器的交流发电机（被称为整体式交流发电机）在汽车上已经有较多的应用。

交流发电机及调节器的进一步发展要求是：低速充电性能好、工作可靠性高、发电效率更高、发电机极限功率高，以满足现代汽车电气系统对电源越来越高的要求。

3.汽车电系的电压

现代汽车电气系统普遍采用12V电系，只有部分大型柴油车采用24V系统，或只是柴油机的起动系统采用24V系统。现代汽车上的电气设备和电子控制装置的应用越来越多，而12V电系发电机的极限功率受到了限制，因此，12V电系已不太适应现代汽车进一步发展的需求。未来汽车电源的电压标准将会提高到42V或48V，这样就可以使发电机提供更大的极限功率，这不仅可以满足更多电器和电子控制装置的用电需求，还可以减少线束和提高信号传送的质量，并使整个汽车电系的工作更加稳定、安全、可靠。