Меня всегда мучал этот вопрос. Я решил разобраться и обратился к профессиональному автоэлектрику. Первое, на что обратили мое внимание — есть две части этого вопроса.

Первая часть. Почему автомобиль использует постоянный ток

На этот вопрос относительно легко ответить:

Аккумулятор машины вырабатывает постоянный ток.
Генератор вырабатывает переменный ток (поточу что так мы получим самый высокий КПД, переводя механическую энергию вращения двигателя в электрическую), а благодаря выпрямительному мосту (диодный мост) — ток становиться постоянным.

Вторая часть. Почему номинальное напряжение аккумулятора составляет 12𝑉

На этот вопрос ответить немного сложнее.
Номинальное значение 12𝑉 является результатом химических процессов, протекающих в аккумуляторе плюс мировые соглашения. Другой вопрос, почему мы не используем напряжения 24𝑉, 48𝑉 или даже более?

Более высокие напряжения более эффективны. Отсюда и желание их использовать. Вот почему в 1950-х годах был сделан переход от батареи 6𝑉 к батарее 12𝑉 — требования к питанию стали слишком высокими для 6𝑉 батареи.

Преимущества высоковольтных аккумуляторов значительны. Вы можете сэкономить деньги на проводке, уменьшить падение напряжения, снизить нагрузку на аккумулятор (поскольку текущая потребность в электроэнергии уменьшается при той же величине потребляемой мощности), а компоненты, такие как реле и щетки двигателя, служат дольше. Можно долго рассуждать о батареях более высокого напряжения.

Однако слишком высокое напряжение может стать небезопасным для здоровья.
А сочетание относительно низких требований к мощности в автомобиле в сочетании с потенциальной угрозой безопасности при высоком напряжении означает, что любая батарея более 50𝑉 исключена для обычных транспортных средств.

Но это все еще не объясняет, почему мы не видим, скажем, 48𝑉 батарею.

Первая причина

Первая причина состоит в том, что привычки сложно менять.
12𝑉 — это стандарт на протяжении десятилетий. Для изменения потребовалась бы очень веская причина, которой просто нет. Инфраструктура, построенная в соответствии с соглашением о 12𝑉 от зарядных устройств до аксессуаров для любой части электромобиля, просто огромна.

Вторая причина

Вторая причина — это электрическая эрозия контактов постоянного тока. При более высоких напряжениях является довольно серьезной проблемой.

При постоянном токе перенос материала с одного контакта на другой проявляется более интенсивно, чем при переменном токе, так как направление тока в цепи не меняется.

При малых значениях токов эрозия контактов обусловлена разрушением контактного перешейка не в средине, а ближе к одному из электродов. Чаше разрыв контактного перешейка наблюдается у анода — положительного электрода.

Этот эффект, очевидно, гораздо более значим при более высоких напряжениях, и, вероятно, потребует дорогостоящей модернизации многих компонентов.
Само по себе это не является непреодолимой проблемой. Но в сочетании со старым соглашением и количеством изменений, которые потребуются внести в огромную инфраструктуру, построенную вокруг батареи 12𝑉, это, вероятно, последний аргумент в пользу того, чтобы этого не делать.

Итог

Как говориться, старый дуб не скоро сломится. Нужны веские причины для того, чтобы уйти от исторически сложившейся батареи 12𝑉 в машине.
А пока мы «застряли» с этим решением в большинстве автомобилей.

А что вы думаете? Пишите в комментариях!