關於汽車電子整流器的綜合介紹
最近看到幾個論壇,在討論汽車電子整流器的。車友的反應相差極大,褒貶不一。小生先後開過的兩輛車,先後也裝過兩個電子整流器,有一點體會。加上我多年從事電子工程師的職業知識,在此賣弄一下,供車友借鑒!
汽車整流器其實並不是什麼新鮮玩意,歐美發達國傢和臺灣地區已流行多年。
首先我們整車比較合理的電源設計應該是這樣:
而實際情況是,原車的發電機產生的交流電,經過橋式整流,未經任何專用的濾波電路就進入電瓶和其它電器負載。也就是說,原車(大多數)基於使用壽命,成本等考慮,省去瞭濾波環節。
而電子整流器就是增加這一環節。更科學的來說,這裡更應該叫做電子濾波器,起到濾波,穩壓的作用。
對汽車電路有一定瞭解的車友會問瞭:原車不是有調壓器(電壓調節器)嗎,那還需要整流器做什麼呢?
其實,我們這些車友對調壓器的作用認識是錯誤的。我們知道,發電機的電壓會隨著發動機的轉速變化而升降,這也是為什麼有的車高速的時候前燈很亮,而低速時卻發暗的原因。調壓器的作用,是通過檢測電源電壓,控製勵磁電路的閉合和開啟,使其不因發電機轉速高時電壓過高燒壞用電器和導致蓄電池過充電;也不會因發電機轉速低而電壓不足導致用電器工作失常。
也就是說,調壓器是控製發電機電壓變動的范圍,不能完成整流濾波和保證電壓純凈的功能。
也有車友對於車上的鉛酸蓄電池有一定認識,也會說,蓄電池不也能濾波嗎?
首先可以肯定的一點是,電瓶是有一定濾波作用的,而且,單獨使用電瓶供電的系統電源十分之純凈。但這僅僅止於電瓶作為唯一負載,或有唯一電源的情況。
汽車行駛時,高速的時候發電機的能量充足,此時消耗的電能大部分由發電機供給(否則電瓶深度充放電的壽命僅僅400-500次,很短時間內就報廢瞭)。而低速時,發電機的電壓下降,電瓶也在輔助供電。
在停車啟動的情況下,起動機的能量消耗完全由電瓶完成。
實際使用的鉛酸蓄電池有幾點不足:
1)由於蓄能原理是通過電能轉化為化學能,化學反應需要一定時間,充電速度相對較慢,不能短時間內將蓄電池充到標準電壓。
2)由於存在較大的內阻,大電流放電時,自身導致的壓降較大,而電阻越大,電池的充放電性能就越差,其使用壽命就越短。
3)不能頻繁的深度放電,否則電瓶壽命大大的縮短。
4)長期處於浮充狀態,造成電池陰極板鈍化,蓄電池內阻極具增大,使實際容量(A•h)遠遠低於其標準容量。
所以,汽車電源在實際的使用中非常不純凈,電壓隨著發動機轉速不斷變化,而在空調開啟、升降車窗、前燈開啟的瞬間,電源電壓下降高達1.5-2V,對於對於整車電器性能影響巨大。
由於電源設計的缺陷,會導致整車會有如下問題:
(1)顯性高速行駛時,由於火花塞放電速度太快而導致點火系統電流補償不足,點火電壓下降,行車電腦對於點火的判斷出現誤差,噴油和點火時隙不完全匹配,導致駕車者感覺到油門發抖。
(2)顯性發動機聲音增大。
(3)顯性原車音響失真,有噪音。
(4)顯性前燈發暗。
(5)顯性開空調後,汽車動力明顯降低,爬坡無力。
(6)顯性因為每次火花塞點火的能量差別大,導致車身怠速抖動加劇。
(7)顯性換擋頓挫,尤其是二三檔之間切換時更明顯。
(8)隱性電池使用壽命縮短。
(9)隱性發動機積炭嚴重。
(10)隱性機械磨損加劇,尤其是變速器因為同發動機的動力傳遞時隙不匹配,磨損更嚴重。
(11)隱性動力下降。
(12)隱性整車性能和壽命降低。
那麼,有好的解決方式嗎?當然是有的,利用電容優越的充放電性能可大幅度改善這個問題。
我們首先瞭解一下電容的特征:由於電荷是存儲在平行電療板上,是完全的物理變化,相對鉛酸蓄電池具有充放電迅速、使用壽命長、可完全放電、內阻小等特點。合理的容值同鉛酸蓄電池互補,大幅度提高汽車的電源性能。
當然,所謂“合理”的容值,是一個模糊的概念。那究竟需要多大的容值為好呢?
以目前市場上的汽車整流器來說,主要分為兩類。第一是普通電容為主要材料的,電容一般在3萬UF-30萬UF不等,第二種是以超級電容未材料的,容量在200萬UF-1000萬UF不等。
不難比較,使用超級電容的整流器容量是普通電容整流器的數十倍至數百倍,而其價格也是普通整流器的數倍。
如何選用呢?我們暫不回答。
我們首先看幾點現實情況,對於我們大多非車業人士來說,究竟該用多大的,確實也是個問題。
那就做一個比較吧,我們傢用的音響,功率一般為上百瓦(也有很多吹噓是幾百上千瓦功率的)。電源通常使用環形變壓器,簡稱“環牛”,電源波紋乾擾大多在100毫伏(0.1V)以內、使用的是兩個1萬UF的電解電容來進行低頻濾波,平滑電壓的功能。
我們汽車負載需要多大功率呢?
可見,汽車的功率比普通音響大很多,運行情況更復雜,乾擾多、壓降大,小容值的整流器效果甚微。
也難怪,改裝店的師傅都說原來給用戶裝過100多的低價整流器和鬼子某個型號的整流器,沒什麼效果。
從常理上就可以看出,容量越大,補償電流也就越大(最好能補償實際最大電流的20%-30%),效果也會好很多。當然,也要為自己的荷包考慮,選用性價比高的型號。
本人先後開過華普海域1.3(舊車),鈴木天語(新車)均裝瞭500萬UF的整流器(天語還裝瞭地線),基本體驗到的效果包括:
1)華普在沒裝整流器之前,怠速時車身抖得十分利害,裝瞭500萬UF整流器以後就很小瞭。這點十分明顯。害得我賣車的時候還不敢把整流器給拆下來,怕賣傢因為這問題大幅度殺價。
2)負載和爬坡的能力有顯著的提高。
3)油門變輕瞭,高速的時候油門不再抖動。
4)開空調的時候,對動力的影響也瞭很多。
5)音響的聲音不錯,基本上沒有什麼噪音。
6)天語是新車,剛裝上的感覺是啟動很有力,油門也輕瞭很多,其他的有待進一步體驗。
綜合來說,本人還是鐘意容量大的整流器,開華普的時候以為整流器對新車沒用作用,開天語又改變瞭這種想法。想象看,整流器對舊車的改善時改變瞭機械性能嗎?當然不可能!改善的隻是機電配合的精度罷瞭。這回我倒覺得新車給油必要裝瞭,能夠長時間的保持機電配合的精度,對我的小愛的性能保持是大有益處的。等到因為配合差、機械已經磨損瞭,再去考慮裝的時候就不會太劃算啦。雖然從心理上來說,那樣的效果畢竟給明顯,可實際還是虧瞭。
在論壇裡麵有車友提到一個更現實的問題:如果整流器真有作用,原車廠傢早就自己裝瞭。
我們也分析一下這種觀點吧。
第一、基於成本原因。整車電源要做到完善,實際上更需要一個線性穩壓器。但是整車電源消耗的總功率高達上千瓦,加上這玩意的成本也會接近上千元,而且還有嚴重的發熱問題(電壓高的時候,要靠熱量將多餘的電壓消耗掉)。廠傢是不願意這樣做的!舉個例子來說,在整車的電源回路設計上,采用專用的地線(搭鐵線)效果是最好的,但是成本高,佈線復雜。而絕大部分的汽車都是采用車體金屬作為電源回路的!在部分新車上,開始改進瞭這點,采用瞭專用的地線。比如新款沃爾沃的S40。
第二、耐久度考慮。也就是使用壽命的顧忌。
第三、新技術需要長時間的實驗和市場檢驗。而且,很多應用技術首先都是由軍用轉為民用的,整流器也是如此(網上有很多關於超級電容在軍事技術上的應用介紹,車友可以查詢),也是先軍事應用的。相信不出多長時間,未來生產的汽車會開始裝配類似功能的部件。
第四、私心考慮,純屬個人杜撰。如果我是汽車廠傢,在允許的范圍內,我是希望自己的車壽命越短越好的。為啥,為瞭更快的更新換代,為瞭更多的money!再說好聽點,為瞭國傢更高的GDP!
以上僅是個人的體驗和觀點,車友選擇需謹慎。
另外,有一種打著“智能”旗號的整流器,其實就是采用瞭繼電器控製通斷。查詢繼電器廠傢的資料可以看到,接觸片至少有300毫歐的電阻。以放電電流10A來計算,在接觸片上的壓降為(公式U=IR,即電壓等於電流和電阻的乘積。)U=IR=10*0.3=3V。也就是說,如果整流器以10A的電流放電,在接觸片電阻上的壓降就有3V。那麼,作用是不是大打折扣瞭呢?
同時,因為大電流放電,接觸片會產生火花,嚴重影響繼電器的壽命。我們都知道,車上的保險絲和繼電器都是可更換的,如果密封在設備裡麵,更換將是件十分麻煩的事情。當然,密封起來的話,什麼時候壞瞭我們也不會知道。
所以,不建議車友去考慮用繼電器控製的整流器。
如果不帶繼電器,是不是會嚴重消耗電瓶的電量呢?
這要看整流器的設計情況。如果漏電流足夠小,僅僅是一個LED燈作工作狀態指示的話,一兩個月內對於電瓶的影響是很微小的。普通LED的工作電流一般是幾個毫安至十幾個毫安之間,工作電壓1.4-3V。這個功率非常之微小,如果普通50AH的電瓶自身不漏電的話,至少能持續點亮這顆LED半年以上。
寫到這裡,順便提醒車友,要經常檢查自己愛車的電瓶接頭哦。哪怕你僅僅是將電瓶接頭清洗一下,將固定的螺絲擰緊,有時候也會帶來不錯的效果!
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