48V 取代汽車(chē)電源中的12V需要什么？

幾十年來(lái)，12 V 汽車(chē)電源系統一直占據主導地位。然而，汽車(chē)制造商正在采取措施利用 48V 技術(shù)的強大功能來(lái)跟上引擎蓋下所有耗電子系統的步伐。這種新的動(dòng)力水平可能是提高從電動(dòng)助力轉向和主動(dòng)懸架到自動(dòng)駕駛系統等所有領(lǐng)域能源效率的關(guān)鍵。其中任何一個(gè)都可以消耗數千瓦的峰值負載。

以更高的電壓提供電力具有許多好處，包括更高的功率容量以及通過(guò)更薄、更輕和更低成本的布線(xiàn)更有效地分配電力的能力。汽車(chē)制造商也在推動(dòng)將其汽車(chē)電源架構重新布線(xiàn)為 48 V，以降低電動(dòng)汽車(chē) （EV） 的成本和重量，電動(dòng)汽車(chē) （EV） 將依靠電池供電來(lái)驅動(dòng)所有附件功能。提供更高的電流和電壓必將有利于再生制動(dòng)、輔助充電的電池預處理以及電動(dòng)汽車(chē)中的其他功能。

但 Molex 表示，它仍處于向 48 V 技術(shù)過(guò)渡的復雜且昂貴的非常早期階段，該公司最近發(fā)布了一份關(guān)于新興電源標準的現狀報告。其中一個(gè)問(wèn)題是，從電力電子元件到連接器和電纜，所有部件都必須進(jìn)行大修，以應對 48 V 的更高電壓。最重要的是，工程師還必須解決將所有這些部件集成到現有 12 V 電源網(wǎng)絡(luò )中的困難，以便不僅最大限度地提高性能，而且最大限度地提高安全性和可靠性。

Molex 的分銷(xiāo)業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)經(jīng)理兼公司 48 V 專(zhuān)家之一 Kirk Ulery 與 Electronic Design 討論了 48 V 的困難以及如何解決這些困難（觀(guān)看上面的視頻）。

通往 48 V 的穩健而漫長(cháng)的道路

特斯拉是少數幾家充分利用 48 V 電源的公司之一，從 CyberTruck 開(kāi)始，它完全消除了傳統的 12 V 電源網(wǎng)絡(luò )，轉而采用其全 48 V 配置。雖然這可能是其他汽車(chē)制造商的最終目標，但這些公司將希望花更多時(shí)間來(lái)更換其汽車(chē)中的所有 12-V 系統，這些系統已經(jīng)過(guò)嚴格的可靠性和安全性測試。用 48 V 部件替換它們并將其連接到車(chē)輛中需要大量的工程和測試，并且成本可能會(huì )增加。

因此，48 V 可能需要十多年的時(shí)間才能取代 12 V 成為配電的行業(yè)標準。隨著(zhù)技術(shù)轉變的進(jìn)行，Ulery 敦促各公司聯(lián)合起來(lái)推出標準設計和模塊化組件，以處理 48 V 的更高電壓要求。這對于降低成本和制造復雜性至關(guān)重要，因為成本與制造復雜性會(huì )阻礙汽車(chē)中的任何新技術(shù)。在短期內，大多數公司將繼續使用 12 V 電源系統，因為更換 12 V 電源系統的成本或復雜性仍然太高。

為了彌合 48 V 和 12 V 之間的差距，許多公司都專(zhuān)注于將車(chē)輛劃分為幾個(gè)不同區域的區域架構，每個(gè)區域都有單獨的電源。這使它們能夠更靈活地隨著(zhù)時(shí)間的推移逐步采用 48 V 組件，同時(shí)在必要時(shí)節省 12 V 系統。電源管理的本地控制不僅會(huì )提高電源效率，還可以降低可能危及系統可靠性的復雜性。盡管如此，工程師必須確保所有這些更改都與傳統的 12-V 總線(xiàn)兼容。

存在不同的電壓水平（EV 動(dòng)力總成的高壓、高級功能的 48 V 和其他輔助系統的 12 V）需要 DC-DC 轉換器來(lái)控制不同區域之間的功率流。權衡是，這些電力電子設備會(huì )增加汽車(chē)內部布線(xiàn)的復雜性，并成為潛在的故障點(diǎn)。在電動(dòng)汽車(chē)中，其中一個(gè) DC-DC 轉換器還可以模擬 48 V 電池，將來(lái)自主電池組的 400 V 或 800 V 轉換為為動(dòng)力總成供電的 48 V 電池，供附件功能使用。

利用 48 V 克服其他挑戰

除了在引擎蓋下集成 48 V 電源系統的問(wèn)題外，工程師還努力應對與更高電壓水平相關(guān)的其他挑戰，這些挑戰也可能導致更高的電磁干擾 （EMI）。另一個(gè)問(wèn)題是熱管理。例如，工程師必須為 48 V 組件（包括電池和電力電子設備）采用更高效的冷卻系統，以防止過(guò)熱并延長(cháng)其使用壽命。

Ulery 表示，該公司還在升級其汽車(chē)級連接器，以適應 48 V 的未來(lái)。新的電力標準可能需要對耐熱塑料和特殊金屬合金的材料進(jìn)行創(chuàng )新，以提高絕緣性、導電性和整體耐用性。

此外，連接器中的觸點(diǎn)將進(jìn)行重新設計，以降低接觸電阻并提高其電流處理能力。他說(shuō)，為了獲得更高的可靠性，可能還需要更大的接觸面積和更緊密的鎖定機構和連接器外殼的密封。

目前市場(chǎng)上的一種產(chǎn)品是 Molex 的 MX150 中壓連接器系統。它可以處理高達 60 V 的電壓，支持使用更細、更輕的電線(xiàn)，以減輕重量和成本，同時(shí)提供 48 V 的高性能。