特斯拉股價持續高漲，證明了電動汽車/混動汽車的前景
，也證明了市場需要更綠色/節能的出行方式。傳統燃油汽車也好，電動汽車也好
，為了減輕係統功耗，都在努力嚐試在動力係統中直接增加48V直流（DC）總線係統。

 

采用48Vdehaochuyounaxie
？congoumudinglvlaikan
，dianyayuegaodianliuyuexiao，daoxiandesunhaohesanrejiuyuexiao，zheyeshiweihedianwangcaiyonggaoyashupeidiandeyuanyin。duiyuqicheeryan，muqiande12.6V鉛酸電池是一個傳承久遠的折中方案
，可以兼顧體積、容量、成本

、壽命和安全等因素。

 

然而現在的汽車需要比幾年前的汽車擁有更多的電子設備，除了發動機
、燈
、收音機、電動天窗、電動助力轉向、網絡和信息娛樂等基本功能
，現在還會集成很多其他安全便捷的功能，尤其是高功耗的ADAS係統，如果繼續采用12V電源的話
，會造成線束的發熱和損耗，如果采用更粗的線束，又無法滿足汽車輕量化及成本要求。

 

48V供電係統誕生

 

與傳統的12V鉛酸電池不同
，48V電池采用了鋰電池係統
，具有更高的重量和體積能量密度。

在某些方麵12V/48V微混係統是一個折中的方案，但與其他折中方案不同，這種方案有很多的優勢，降低成本，提升效益和回報率（來源：Delphi科技）

 

在這種方法中，48V電池——按照汽車標準LV148的規定——作為補充與12V鉛酸電池結合使用（這樣能夠提供3KW的額定功率）。12V電池和48V電池將連同他們的配電線束一起使用，在需要功率輸出的時候兩塊電池都提供能量輸出，比如12V總線可以為點火、照明和信息娛樂係統提供電源，而48V總線將負責底盤控製係統、空調
、調整懸架
、回收製動能量
、驅動電動增壓器和渦輪等。

 

 

雙電壓微混方式將有效分配電壓和可用的功率，從效率和運行的角度來看這是最有意義的（來源：Delphi科技）

 

考慮一個基本組件：發動起啟動器，48Vdianchiruhegaibianfadongjiqidongqidejibenjiagou
，congergenghaodezengqiangqitingxiaoguo，zhezhongfangshiyouliyujianshaozaihonglvdenghetingchedengdaishideranyouxiaohao，jinyibuzengqiangranyouxiaolv。zaidaduoshuzhiyou12V電池的汽車中電池為啟動器提供動力，交流發電機作為充電器，然而48V和12V的組合使用可以提供高達10KW的功率，啟動電機和獨立的交流發電機被集成的啟動發電機（ISG）或帶式啟動發電機所取代，48V鋰離子電池和雙向DC/DC轉換器會hui被bei封feng裝zhuang在zai堅jian固gu的de盒he子zi內nei，這zhe其qi實shi是shi一yi種zhong弱ruo混hun動dong力li係xi統tong
，與yu內nei燃ran機ji協xie同tong工gong作zuo。它ta可ke以yi提ti供gong三san分fen之zhi二er的de好hao處chu

，但dan是shi隻zhi有you三san分fen之zhi一yi的de成cheng本ben，而er經jing濟ji效xiao益yi增zeng加jia了le15%到20%。

 

為什麼是48V和12V

 

10幾年前，業界關於24V的討論非常的激烈，一些主要廠商甚至已經開始生產24V連接器、開關、繼電器和其他基礎部件。此外關於汽車是否應該完全淘汰12V電池僅采用24V電池，還是讓它們共存，這個爭論一直未解決。但是24V電壓無法更好地體現高總線電壓所帶來的優勢。

 

同時，在大多數地區超過60V的直流電壓被認為是不安全的

，需要特殊的接線注意事項、安全鎖、使用導管和物理屏蔽等。所以目前48V成為了主流標準，48V係統的峰值會低於60V，也就是滿足安全要求
，從而減少了安全認證等步驟。

 

電源管理的難題

 

除了48V之外，電動汽車還有800V/400V的動力電池係統，這些高壓係統都給功率電子設計帶來了更多難題。

 

“今天電氣化麵臨的挑戰是：降低成本，減少二氧化碳排放以及電源管理需求的變化，為傳統的12V負載供電，為更輕
、性能更高的車輛提高功率水平，加快充電時間
，以及管理800V和400V電池係統。”Vicor 汽車業務發展全球副總裁Patrick Wadden說。

 

汽車
、卡車、公(gong)共(gong)汽(qi)車(che)和(he)摩(mo)托(tuo)車(che)的(de)製(zhi)造(zao)商(shang)都(dou)在(zai)嚐(chang)試(shi)采(cai)用(yong)更(geng)多(duo)的(de)電(dian)力(li)電(dian)子(zi)，以(yi)提(ti)高(gao)內(nei)燃(ran)機(ji)的(de)燃(ran)油(you)效(xiao)率(lv)並(bing)減(jian)少(shao)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)排(pai)放(fang)。有(you)許(xu)多(duo)電(dian)氣(qi)化(hua)選(xuan)擇(ze)，但(dan)大(da)多(duo)數(shu)製(zhi)造(zao)商(shang)選(xuan)擇(ze)48伏的輕度混合動力係統
，而不是全混合動力係統。在輕度混合動力係統中
，除了傳統的12V電池外
，還增加了48V電池。

 

“當車上有一個800V或400V的供電電池時。Vicor可以直接將800V或400V轉化為48V，為電動渦輪、擋風玻璃和冷卻泵等負載供電。這樣通過創建48V供電總線，可以完全取消48V鋰電池供電係統，為OEM提供了更高的功率密度，同時減輕了重量和尺寸，並且這些解決方案完全可擴展，支持從入門級到豪華級的各種需求。

 

圖：啟用虛擬48V電池（來源：Vicor）

 

圖：從12V切換到48V的係統（來源：Vicor）

 

48V技術可有效分配電力

 

48V技術可將功率容量提高4倍（P=V*I），可用於較重負載，如啟動時的空調和催化轉化器。為了提高車輛性能
，48V係統可以為混合動力汽車提供動力
，在節省燃油的同時實現更快、更平穩的加速。

 

Wadden說：“最大挑戰是人們麵對新技術的猶豫不決
，對於汽車工業來說，48V輕度混合動力係統提供了一種快速引入新車輛的方法，這種方法排放量低、續航裏程長

、耗油量高，而且具有實用性。它還提供了新的、令人興奮的設計選項
，以實現更高的性能和功能
，同時還能減少二氧化碳排放。”

 

絕大多數集中式DC-DC轉換器體積大

、重量重
，因為它們使用舊的PWM低頻開關拓撲，所以業界也很少有更換的需求。一個更為先進的體係結構是使用電源模塊和分布式的電源軌。

 

Wadden說：“使用分散式模型的好處可以在係統級實現，在車輛周圍使用更輕的電纜：將jiang轉zhuan換huan器qi放fang置zhi在zai離li負fu載zai最zui近jin的de位wei置zhi有you一yi些xie好hao處chu，可ke以yi最zui小xiao化hua阻zu抗kang和he電dian阻zu，簡jian化hua冷leng卻que方fang法fa
，在zai某mou些xie情qing況kuang下xia甚shen至zhi可ke以yi消xiao除chu冷leng板ban或huo液ye體ti冷leng卻que。通tong過guo更geng多duo的de選xuan擇ze和he靈ling活huo性xing來lai實shi現xian功gong能neng安an全quan。”

 

這種電源傳輸架構使用更小、功耗更低的48V-12V轉換器，因此分布式電源結構在電源係統中提供了顯著的熱管理優勢。

 

“讓我們看一個集中係統與分散係統的關係圖。左邊是集中式傳統架構，有一個3.3KW車載充電機
，400V的輸入到12V的輸出，為車內的12V負載供電。右邊是分布式電源架構：轉換器被放置在負載點上，分布式架構取消了車載充電機，並根據需要在車輛周圍分布電源。這也允許使用冗餘電源實現ASIL FUSA。隨著電力需求的增加，管理變得越來越困難
，需要取消這些老式的車載充電機。”Wadden說。

 

新的48V PDN支持傳統的12V負載，並可使用傳統線束支持新的大功率驅動、轉向和製動係統。與體積更大
、體積更大的離散解決方案相比，在負載不斷增加的情況高密度模塊更具優勢。Vicor提供多款模塊用於48V供電，這些設備包括固定比率和可調節的轉換解決方案，支持降壓或升壓模式下的48V和12V負載。這些轉換器可以裝在一個單獨的外殼中，或者使用更小更輕的48V PDN分布在整個車輛上。

 

圖：集中式與分布式架構區別（來源：Vicor）

 

圖：傳統模式和分布式功耗損耗對比，相比而言集中式的功耗損失為分布式的四倍（來源：Vicor）

 

圖: Vicor解決方案（來源：Vicor）

 

當OEM需要在離負載最近的車輛周圍放置電壓轉換器
，或者將48V降到12V或將12V升壓到48V時，都可以選擇Vicor的NBM係列產品。

 

使用400V和800V充電站時，車輛與任何充電站的兼容性要求轉換解決方案盡可能簡單，但最重要的是高效。NBM6123采用61 x 23mm CM-Chip封裝，提供6.4kW固定比率400V和800V轉換
，實現了路邊充電站和不同車輛之間兼容性的可擴展

、高效、高密度解決方案。Vicor解決方案的雙向能力允許同一模塊用於升壓或降壓轉換。NBM6123還可用於在充電期間向車輛輸送空調，從而最大限度地減少蓄電池平衡電路。

 

結論

 

如ru今jin，汽qi車che電dian氣qi化hua的de發fa展zhan形xing式shi多duo種zhong多duo樣yang，供gong電dian係xi統tong非fei常chang複fu雜za。一yi輛liang車che有you許xu多duo不bu同tong的de係xi統tong，每mei個ge係xi統tong可ke能neng有you不bu同tong的de動dong力li要yao求qiu。模mo塊kuai化hua電dian源yuan方fang法fa本ben質zhi上shang更geng加jia靈ling活huo和he可ke擴kuo展zhan，能neng夠gou應ying對dui各ge種zhong挑tiao戰zhan。Vicor的高性能解決方案體積小、重量輕
，旨在解決任何係統的電源轉換、充電和輸送問題。