為什麼是24V?

2021-02-24 雲之谷地

在介紹G-Car車載電源系統這個系統之前

我們先要做一個基本的討論

來回答一個類似看門大爺的靈魂發問:

先說答案:

相比12V

24V(48V)可以有更大功率的供電能力

線路傳輸轉換損耗低

簡單的說就是

胳膊更粗,力氣更大

更高的電壓就意味著高功率低損耗

就像搏擊界體重的存在一樣絕對真理。

大塊頭:我都懶得跟你比劃 | 拳擊比賽規則最重要的一條就是劃分體重等級

下面的內容涉及一些物理電學知識

還會有物理公式

據說文章中每出現一個公式閱讀量就會減少10%

但是要把問題說透就繞不開這些公式

如果沒耐心,看到這裡就可以了。

OK。

下面就是有耐心圈友的時間了。

容我細細道來。

我們的系統電壓設置在24V(48V)

不是通常汽車電壓的12V

       Why?!

有疑問的人不在少數

汽車的12V電壓100多年一直沒改變過

好好的12V用了這麼多年了

從瓦特發明燈泡,哦,說錯了

瓦特發明的是蒸汽機,懶得刪了

應該是愛迪生,對就是他

自打愛迪生發明燈泡

汽車用上電開始一直到現在

有一百多年了吧?

就一直是12V,從來也沒改變過!

對於小型客車來說技術更新換代非常頻繁

但是12V卻是鐵打的一樣存在

哪根筋抽錯了,非得那麼多麻煩費事要改?

其實我也不想改,人,不,人類有好奇的本性,但是惰性常常隱藏在背後,這個12V就是一個例子,既然12V用起來總能勉強湊合,那就用它100年吧。

之前,汽車上的用電設備無非就是大燈收音機加上啟動時那一下打火,所需的輸出功率是可以預測的,也就是那麼些了。但是,又開始但是了,但是,現在的情況發生了變化,用電設備不斷的在增加。

穿越在無人區或是沙漠戈壁草原

可以用車上電做一頓美味的飯菜嗎?

環保檢測車、道路檢測車等內的儀器在使用的時候需要電能...

不對,搞錯圖了。

應該是先上一道物理公式鎮樓

P(功率)=U(電壓)×I(電流)

這是電壓電流和輸出功率的關係。只要有基本算術知識,就能看懂。

我們先拿比如1200W來說,這是在小汽車上使用逆變器最常用的最大輸出功率了

如果按照這個物理公式,I(電流)=P(功率)1200W/U(電壓)12V=100A

100A是個什麼概念呢?

也許沒有這個電流是多大的概念,我們可以拿日常能遇到的例子來比較一下,家用插頭和插座如下圖

這種插頭和電線可使用的功率在1000W至2000W,這個功率和我們討論的1200W基本在一個級別,可是你猜,這個插頭和導線的容納電流值是多少嗎?10A,只是10A啊!10倍!!!

那麼我們再來,祭出3000W這個級別,比如我們要用的電磁爐,電燒烤爐...

低於這個輸出能力你基本不用惦記。這時候12V就顯得十分的弱雞了,需要接近300A的電流(12V電池在大電流衝擊等多重因素的作用下,到達使用電器端的實際電壓基本幾乎就在10V左右)

什麼概念?

        這相當於一個小型工廠使用的電流量,

        請允許我再一次用恐怖這個詞。

        這在普通的小汽車上基本沒實現的可能!

我們先拋開價格的因素。單說電流和導線粗細的關係來分析。

先說一個基本概念:電流在導線裡經過是會發熱的。比如瓦特,又不對了,每次都是先冒出瓦特,是愛迪生(求他的心理陰影面積),愛迪生的白織燈裡的燈絲就是一段導線。

只不過,這段導線電阻比較大

所以它發熱了,熱的溫度很高

所以它發出了光

照亮了人們前行的道路

一般的導線也是有電阻的,只不過它的電阻比較小,不太發熱而已,但是這不是絕對的。如果你的導線很細電流很大,那麼這時候,很遺憾,這段導線就會變成愛迪生燈泡,發熱然後發光結果就是燃燒了你的車。

這個概念是:導線截面積(粗細)和所能承受的電流量成正比。

大白話就是線細電流就要小不能大。電流大你就得上二營長的義大利炮

上粗的!不能細,否則要你好看。

我就覺得文縐縐的術語不得勁,還是大白話來的給力,豪情萬丈~

     

這裡有個大約的經驗公式:銅導線最大電流A=導線截面積值(平方毫米)*5

好,這頓普及,我們繞回到12V的300A,不知道你們迷路了沒?

反正我有點暈了。

喘口氣接著捋。

按照上面的公式,300A得要多粗的電線呢?

我們來算一下:300A/5=60mm²

60mm²什麼概念呢?

恐怖的概念!

加上外皮,差不多擀麵杖那麼粗

在小車裡我就問你怎麼彎曲吧?

有人怯怯的問一句:

萬水千山總是情,細點行不行?

       我的回答:不行!

導線細了,就會發熱,會損耗,一部分的功率損失在導線上了。

隨著導線變細,電阻就會變大,會有一個分壓作用,達到末端的電壓也會下降得更大,這些不利的因素相互疊加,沒有比這更糟糕的了。

所以,12V系統的小汽車,所搭載的逆變器限制在1000W,這是一個最重要的原因,還有其他的因素放在另外的開篇再論。

如何能解除這個魔咒呢?

有句名言:真理存在於大炮射程以內。

對於大功率輸出來說,真理只存在於高壓以內。

沒有最高只有更高。

前面我們提到的家用電器插座導線,僅僅10A,怎麼做到的?升高電壓!220V,我們還是來計算一下,220V*10A等於多少W瓦特?,(咦,這裡居然有了瓦特,有點蒙圈了,不是愛迪生麼?得,咱不糾結這個,以後再說)。算出來了,2200W!電壓一高,功率立馬就上了。

從西部送電到東部,幾千公裡的距離,如果用12V...那得多粗的線?不敢算...

我尋思

和這個原理相同,就是把發電機產生的電力提高電壓,提到一個很高的值,保密,我這裡不說了,其實我不知道,儲存在電池內, 在需要彈射的時候瞬間爆發出來,這個輸出功率極大,只要電壓足夠的高,就能在瞬間產生巨大的動能推動飛機。

好,我們再扯回來。

當然,就安全和價格因素上的考量來說,高電壓的選擇也是有個權衡的度,在這個範圍內,用於車載電源系統24V和48V是個通行和比較合理的選擇。

還是拿3000W說事,如果是24V,24V的鋰電池通常都在26V-28V,那麼到達3000w的功率基本在115A,也就是100A這個級別,顯然這是很輕鬆的。

3000W 100A 基本能涵蓋了大多數電器的功率。

另外,24V有不少現成的電器可以使用,比如24V電飯煲,24V電熱水壺,24V電動絞盤,24V空調。這意味著這些大功率電器的使用可以跳過逆變器直接使用了,更方便,損耗更小。

當然,如果需要更大的輸出功率,比如5000W、7000W那就得上48V系統。

總結一下

24V比較適合功率輸出要求比較高(3000W)的使用場景,適用於小汽車、SUV、越野車、皮卡以及用電要求不是太高的房車。

48V比較適合功率輸出要求更高的(5000-7000W)的使用場景,適用于越野車和房車。

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