1.1 電氣系統(tǒng)的組成及功能

1.1.1 電氣系統(tǒng)的組成

1．坦克裝甲車輛電氣系統(tǒng)的基本概念

坦克裝甲車輛電氣系統(tǒng)是電能的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)換和使用的一系列功能設(shè)備的有效組合，實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)相連的發(fā)電、輸電、配電、電能控制及與相關(guān)設(shè)備的控制。同時研究裝甲車輛的供耗電平衡、電網(wǎng)特性、系統(tǒng)匹配及與相關(guān)設(shè)備的電接口關(guān)系。

隨著坦克裝甲車輛控制系統(tǒng)自動化、信息化的發(fā)展，借助智能化管理技術(shù)和多路傳輸技術(shù)，電能和信息的傳輸已經(jīng)從點(diǎn)對點(diǎn)控制向集成化、智能化、信息一體化發(fā)展，推動了整車電氣、電子系統(tǒng)在更高層次的交叉與組合，促進(jìn)車輛各分系統(tǒng)機(jī)電一體化的進(jìn)程。

2．坦克裝甲車輛電氣系統(tǒng)的組成

坦克裝甲車輛電氣系統(tǒng)的組成主要包括電源系統(tǒng)、起動系統(tǒng)、抽塵系統(tǒng)、儀表及傳感器系統(tǒng)、電能分配與傳輸系統(tǒng)、車內(nèi)外照明系統(tǒng)等，如圖1-1、圖1-2所示。

1）電源系統(tǒng)

電源系統(tǒng)一般包括主機(jī)電源、輔助電源，有些類型的裝甲車輛還包括輔機(jī)電源。

（1）主機(jī)電源。

主機(jī)電源主要由主機(jī)發(fā)電機(jī)及發(fā)電機(jī)控制器組成，車輛發(fā)動機(jī)拖動發(fā)電機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，發(fā)電機(jī)控制器通過調(diào)整發(fā)電機(jī)的勵磁電流，在發(fā)動機(jī)怠速以上，能將發(fā)電機(jī)的輸出電壓穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，為用電設(shè)備提供穩(wěn)定的電源。目前主機(jī)發(fā)電機(jī)輸出直流電源有28V、270V等電壓體制。

（2）輔助電源。

輔助電源系統(tǒng)主要指電池、超級電容等儲能設(shè)備，電池主要包括鉛酸蓄電池、鎘鎳電池和鋰離子電池。目前坦克裝甲車輛主要采用鉛酸蓄電池。一般選用鉛酸蓄電池的額定電壓為24V，額定容量有3種，分別為110 A·h、115 A·h、130 A·h。鉛酸蓄電池是目前裝甲車輛主要應(yīng)用的輔助電源。鎘鎳電池主要應(yīng)用在某些類型的裝甲車輛中。隨著混合動力和全電裝甲車輛的發(fā)展，鋰離子電池將成為未來裝甲車輛的輔助動力電源。鋰離子電池的功率密度、能量密度較高，是目前最適合混合動力和全電裝甲車輛應(yīng)用的動力電池。但環(huán)境適應(yīng)性和安全性是制約鋰離子電池在裝甲車輛應(yīng)用的主要因素。

（3）輔機(jī)電源。

輔機(jī)電源主要由發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)、發(fā)電機(jī)控制器及輔助設(shè)備組成，輔機(jī)電源的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速，一般情況下工作轉(zhuǎn)速即為額定轉(zhuǎn)速。因為轉(zhuǎn)速固定等特點(diǎn)，輔機(jī)電源的發(fā)電機(jī)控制較主機(jī)發(fā)電機(jī)簡單。輔機(jī)電源既可作為獨(dú)立電源使用，也可與主機(jī)電網(wǎng)并網(wǎng)使用。輔機(jī)電源具有體積小、噪聲小、安裝靈活等特點(diǎn)。目前主要應(yīng)用在某些類型的裝甲車輛、導(dǎo)彈發(fā)射車以及維修保障車輛中。輔機(jī)發(fā)電機(jī)的輸出電壓主要有直流和交流兩種，直流電壓主要為28V、56V兩種，交流電壓主要為工頻220V、380V兩種。

2）起動系統(tǒng)

起動系統(tǒng)主要由起動電機(jī)和起動控制器組成。在車輛起動時，起動電機(jī)將發(fā)動機(jī)拖動至壓燃轉(zhuǎn)速，同時對起動過程進(jìn)行監(jiān)控，對起動電機(jī)和蓄電池實(shí)施保護(hù)。近些年已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了起動、發(fā)電的融合設(shè)計，即起動發(fā)電一體機(jī)，通過改變控制方式實(shí)現(xiàn)起動和發(fā)電功能。

3）抽塵系統(tǒng)

抽塵系統(tǒng)主要由抽塵電機(jī)和抽塵控制器組成。抽塵電機(jī)由主機(jī)發(fā)電機(jī)的三相交流電驅(qū)動，特點(diǎn)是體積小、轉(zhuǎn)速高。根據(jù)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速變化，實(shí)現(xiàn)變頻、變壓調(diào)速功能，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)工況匹配。抽塵控制器通過檢測抽塵電機(jī)的電流，對抽塵電機(jī)進(jìn)行過流和短路保護(hù)。隨著主電網(wǎng)逐漸出現(xiàn)高壓直流體制，高壓直流抽塵電機(jī)也將逐步得到應(yīng)用。

4）儀表及傳感器系統(tǒng)

儀表和傳感器主要由駕駛員顯控儀表和各種狀態(tài)監(jiān)控傳感器組成。隨著技術(shù)的發(fā)展，駕駛員顯控儀表由傳統(tǒng)的指針式儀表逐步被電子動磁式儀表、數(shù)顯儀表和虛擬儀表等所替代。駕駛員顯控儀表不僅有顯示功能，而且具有報警功能，能向駕駛員提供需要的視覺和聽覺信息，實(shí)現(xiàn)人機(jī)的互動。電氣系統(tǒng)所涉及的傳感器分布在動力與傳動系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)輔助系統(tǒng)等系統(tǒng)中，通過傳感器感應(yīng)車輛在行駛中時發(fā)動機(jī)、變速箱、輔助系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)的狀態(tài)，通過信息傳輸時時傳送給駕駛員顯控儀表。動力與傳動系統(tǒng)主要有壓力傳感器、溫度傳感器、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器，燃油系統(tǒng)主要有油量傳感器，電氣系統(tǒng)主要有電流傳感器、電壓傳感器，輔助系統(tǒng)主要有水溫傳感器等。

5）電能分配與傳輸系統(tǒng)

（1）電能分配與傳輸。

電能分配與傳輸系統(tǒng)主要由電能分配和電能傳輸裝置組成。電能傳輸裝置主要包括電路旋轉(zhuǎn)連接器、接線盒和傳輸電纜等。電能分配裝置主要包括主配電盒、駕駛員配電板以及智能配電設(shè)備等。電能分配裝置不僅具有電能分配功能，而且具有過流保護(hù)、短路保護(hù)功能。智能配電設(shè)備還具有欠壓保護(hù)、過壓保護(hù)功能。對于電網(wǎng)電壓高于48V的系統(tǒng)，電能分配裝置還具有絕緣檢測功能。

（2）電路旋轉(zhuǎn)連接器。

電路旋轉(zhuǎn)連接器是坦克裝甲車輛實(shí)現(xiàn)底盤與炮塔之間電能傳輸、信號傳輸?shù)木C合性傳輸設(shè)備。目前電路旋轉(zhuǎn)連接器具有直流270V、直流28V、總線信號和模擬信號的傳輸功能。隨著未來坦克裝甲車輛的發(fā)展將賦予電路旋轉(zhuǎn)連接器更多的功能。

（3）傳輸電纜。

傳輸電纜是全車的“神經(jīng)”系統(tǒng)，主要由導(dǎo)線和電連接器組成。按功能分為：電源線、控制線、信號線、數(shù)據(jù)總線等。導(dǎo)線和電連接器的選取應(yīng)根據(jù)傳輸支路的電流、電壓、應(yīng)用環(huán)境，以及電纜的強(qiáng)度等指標(biāo)進(jìn)行綜合選取。

6）車內(nèi)外照明系統(tǒng)

車內(nèi)外照明系統(tǒng)主要由車內(nèi)照明和車外明組成。車內(nèi)照明主要為各乘員提供照明，一般分布在各乘員頭頂部位置；車外照明為乘員提供行車指示和夜間行車照明，一般由艙頂燈、信號燈、組合燈、前大燈（偽裝燈）等組成。產(chǎn)品及原理相對簡單，在本書中不再詳述。