我与房车那些事(系列)之八:房车体验杂谈——探讨房车配电
上次去房车工厂,与海工就电器、电路进行交流很愉快,他是电器工程师,我以前是汽车电工,两人聊的很投机。虽然我是几十年前的老汽车电工,那个时候机电一体和智能控制的电器、电路很少,不像现在到处都是,就房车上也有不少。我一个老掉牙的汽车电工和接触现代电器、电路的海工还能聊到一起。说到电,说到房车电路,今天想再和大家聊聊房车的配电,就以某C型小额头房车标配的电器为例说一说电路的配置,我们先设定三种出行场景:旅游(点对点两三天)、旅行(一路走一路玩)、旅居(驻地玩超五天)。
房车用电设施和装置的电压没有统一的标准,房车上是直流12V和交流220V混和供用电系统,需要转换和逆变装置。房车上的电力系统主要包括:供电系统、用电系统、输电系统。
供电系统。有原车发电机、蓄电池组、太阳能发电装置和外接市电;用电系统。12V、220V用电器具、装置;输电系统。包括与用电器具负荷匹配的输电线路和控制转换装置。由于用电器具、装置的额定电压不同,主要有直流12V和交流220V组成,导致供电和用电不匹配,需要电力转换装置和相应负荷的输电线路。下面我们用数据来分析配电(供电和用电)情况。
供电情况:一是原车发电机发电。当房车在正常行驶中,随着发电机转速提高,发电机的端电压也不断升高。当发电机的输出电压高于蓄电池电压时,发电机向外输出电能,此时,充电指示仪表应显示正常充电状态,指示发电机已经正常工作。励磁电流由发电机自己供给。发电机中三相绕组所产生的三相交流电动势经二极管整流后,输出直流电,向房车的用电器具等负载供电,同时向蓄电池充电。每小时发电量=14.8VX150AX1h=2220Wh=2.22度电,受发电机环境温度和其他用电器具工作及线路、充电器损耗影响,蓄电池可能的充电量按80%计算,大约是每小时1.8度电,一组12V300Ah的锂电池的容量是=12VX300Ah=3600Wh=3.6度。因此,想要把一组12V300Ah电池充满,发电机需要连续充电2小时 ;
二是太阳能板发电。太阳能电池片包括A、B、C三个级别,A片最好,B、C片可用。以一组600瓦的太阳能电池板为例,发电场景是发电温度25摄氏度,光照角度不确定,晴天 ,光照6小时,选用高效MPPT充电控制器,受光照和温度及光线照射角度影响,按80%折算(这是理想状态,实际可能达不到这个效果),发电量:600WX6hX80%=2880Wh=2.88度电。每小时0.48度电。一组12V300Ah的锂电池的容量是=12VX300Ah=3600Wh=3.6度。因此,想要把一组12V300Ah电池充满,需要用600瓦太阳能充电7.5小时 。
三是蓄电池。蓄电池的容量是标志蓄电池对外供电的能力,一只完全充足电的蓄电池在允许的放电范围内所输出的电量称为蓄电池的容量,用Q表示。单位为Ah(安时),Q=IT。蓄电池的容量与放电电流的大小和电解液的温度有关。蓄电池的额定容量,是指完全充足电的蓄电池在电解液平均温度为30度的情况下,以20小时放电率放电至单格电压降至1.75V时所输出的电量。例如200Ah的铅酸蓄电池为例,该型蓄电池在电解液平均温度为30度时,以5安放电电流连续放电,40小时后,单格电压降至1.75V,它的额定容量为:Q=5X40=200Ah。也可以简单的理解为;容量200Ah的蓄电池以200A的电流连续放电到规定电压的时间为1小时或以1A的电流连续放电到规定电压的时间为200小时,则蓄电池的容量是200Ah,如果是12V200Ah的蓄电池就等于2.4度电。蓄电池的容量越大,可提供的电能就越多,蓄电池的容量与下列几个因素有关,一是极板的构造,极板面积越大,片数越多,容量越大;极板越薄,则化学反应的速度越快,容量也越大。还和放电电流、电解液的温度、电解液的相对密度有关系。在这里顺便说一下12V和48V的事情,这里有四块12V200Ah的蓄电池,我们将它们分别组成两组蓄电池组,一组是并联组合,得到的蓄电池组是:12V800Ah;另一组是串联组合,得到的蓄电池组是:48V200Ah。它们的容量12Vx800Ah=9.6度电=48Vx200Ah,48V最大的好处就是输电线路的电流减小了,使得导线的线径小了。如果房车的用电器具的标称电压为48V,48V电路供电系统是一个自然的选择。
用电情况:用电器具下表所列,一日两餐用电解决。
下面我们根据房车供电、蓄电和用电器具的使用情况,也就是说用电器具每天的能量消耗情况来分析蓄电池容量和发电量的关系及配比。
这张表中的数据得到了海工的大力支持,百忙中帮我完善了很多电器的参数,在此表示感谢。
房车电路系统能耗核算表
P(功率)=U(电压)×I(电流)。1度电=1kW•h (以1kW的功率做功1小时),U(电压) 电压的单位:伏特(V);I(电流) 电流单位:安培(A)。
总结说明。通过上述分析我们对供电、蓄电和用电的关系有了大致的了解,可以总结为:日消耗电能大约是用电器具总功率数值的二分之一以上,如功率6Kw每天耗电大约3度以上,若蓄电池每天提供3度电,则蓄电池容量≧1.5日均耗电,太阳能日补给电能≧日消耗能量≧储能装置容量。如某房车总功率6Kw,最低消耗电能3度,蓄电池容量1.7X3=5.1度≈400Ah,太阳能日发电≧1.1日消耗能量=1.1X3=3.3度=0.6KwX5.5h,需太阳能板600w。
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