48V汽車(chē)電源系統(tǒng)，需要什么樣的連接器？

去年年底，特斯拉Cybertruck的交付在汽車(chē)圈激起了不小的波瀾，其頗具科幻感的外觀(guān)以及出色的駕控性能，都成了人們津津樂(lè)道的話(huà)題。不過(guò)，所謂內(nèi)行看門(mén)道，對(duì)于開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，Cybertruck在設(shè)計(jì)上一個(gè)跨越性的變化，才更能吸引他們的眼球，那就是——它首次搭載了48V電源架構(gòu)，徹底讓傳統(tǒng)的12V電源架構(gòu)成為“過(guò)去時(shí)”，算是一款真正意義上的“48V純電車(chē)型”。

1.向48V電源系統(tǒng)邁進(jìn)

汽車(chē)電源系統(tǒng)架構(gòu)，是伴隨著汽車(chē)用電需求的增長(zhǎng)而不斷發(fā)展的。初代的汽車(chē)沒(méi)有什么用電設(shè)備，自然也就無(wú)需考慮電源系統(tǒng)。直到1918年，為了給發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，人們才在汽車(chē)中加裝了6V電源系統(tǒng)。隨后，車(chē)載電子設(shè)備逐漸興起，“用電”的地方越來(lái)越多，于是在1950年代，人們將汽車(chē)電源系統(tǒng)升級(jí)到12V，以支持12V的車(chē)載電池為照明、車(chē)載娛樂(lè)、電子控制單元和其他小功率電子設(shè)備供電。這種12V的汽車(chē)電源架構(gòu)順勢(shì)成為汽車(chē)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，并一直沿用至今。

而隨著汽車(chē)電氣化和智能化的發(fā)展，車(chē)上的用電負(fù)載也越來(lái)越多，需要汽車(chē)電源系統(tǒng)承載和傳輸?shù)墓β室苍絹?lái)越大，這就要求其進(jìn)一步升級(jí)。因此在2011年，奧迪、寶馬、戴姆勒、保時(shí)捷和大眾等頭部車(chē)企聯(lián)合推出了48V電源系統(tǒng)，并制定了相關(guān)的LV148標(biāo)準(zhǔn)，以滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的車(chē)載電子和電氣設(shè)備的用電需求。

與傳統(tǒng)的12V電源系統(tǒng)相比，48V架構(gòu)帶來(lái)的好處主要有三個(gè)方面：

首先，當(dāng)然是支持更高的功率輸出，能夠“帶動(dòng)”更多的用電負(fù)載。12V電源軌可以支持高達(dá)3kW的功率輸出，這在驅(qū)動(dòng)更大功率負(fù)載時(shí)難免捉襟見(jiàn)肘；而48V系統(tǒng)則可以支持高達(dá)10kW的負(fù)載，支持更多數(shù)量、更多類(lèi)型的車(chē)載應(yīng)用。

其次，48V電源系統(tǒng)有利于提升能效，滿(mǎn)足日益嚴(yán)苛的排放標(biāo)準(zhǔn)要求。這是因?yàn)?2V系統(tǒng)的電壓“天花板”較低，傳輸更大功率能量時(shí)，不得不提高電流，而高電流也會(huì)帶來(lái)更高的功耗，且對(duì)于緊湊車(chē)載空間中的熱管理也會(huì)帶來(lái)更大的挑戰(zhàn)；而48V系統(tǒng)則可以通過(guò)“高電壓低電流”的模式，規(guī)避掉高電流導(dǎo)致的高功耗問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)更高的效率。據(jù)測(cè)算，48V電源系統(tǒng)可將能源消耗總量減少30%。

再有，為了承載更高的電流（更大的功率），12V電源系統(tǒng)就要采用更粗的線(xiàn)束，這無(wú)疑會(huì)占用更大的空間，增大汽車(chē)的自重，很不利于整車(chē)成本和能耗的控制。而傳輸相同的功率，48V系統(tǒng)所需的線(xiàn)纜則更細(xì)、更輕，這對(duì)于整車(chē)設(shè)計(jì)的優(yōu)化十分有利。

綜上所述不難看出，無(wú)論從降本增效，還是電氣化、智能化的角度考慮，48V電源架構(gòu)都是更佳的選擇，代表著未來(lái)的大趨勢(shì)。這也是特斯拉無(wú)保留地押寶48V系統(tǒng)的原因所在。

2.48V電源系統(tǒng)的技術(shù)考量

不過(guò)現(xiàn)實(shí)中，從12V向48V電源系統(tǒng)的遷移似乎并沒(méi)有想象得那么快。一方面，這是汽車(chē)行業(yè)特性決定的，任何一個(gè)技術(shù)的導(dǎo)入，在汽車(chē)行業(yè)都要經(jīng)歷更為漫長(zhǎng)的測(cè)試和驗(yàn)證過(guò)程。另一方面，技術(shù)升級(jí)的經(jīng)濟(jì)性和可行性也很重要，因?yàn)榻?jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，從上游的元器件到下游的車(chē)載設(shè)備，12V電源系統(tǒng)已經(jīng)形成了一個(gè)完整的技術(shù)生態(tài)，想要完成替代，要考慮到原有研發(fā)和供應(yīng)鏈體系的平滑過(guò)渡。

因此現(xiàn)階段，12V + 48V的雙電壓汽車(chē)電源系統(tǒng)，成了很多車(chē)型的選擇，即在同一車(chē)輛中并行提供兩個(gè)電源系統(tǒng)——12V系統(tǒng)負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)傳統(tǒng)負(fù)載，如照明、點(diǎn)火、信息娛樂(lè)和音頻、電動(dòng)車(chē)窗和門(mén)鎖等小功率應(yīng)用；而48V系統(tǒng)則支持其他更高功率的負(fù)載，如主動(dòng)底盤(pán)系統(tǒng)、空調(diào)壓縮機(jī)、電動(dòng)增壓器/渦輪增壓器和再生制動(dòng)等。

當(dāng)然，不論是激進(jìn)的“純”48V系統(tǒng)（如特斯拉Cybertruck），還是穩(wěn)健的雙電壓汽車(chē)電源方案，都需要圍繞著48V電源架構(gòu)這個(gè)終極目標(biāo)，建立一套完整的技術(shù)生態(tài)，在各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行周密而具有前瞻性的準(zhǔn)備。而相關(guān)汽車(chē)連接器的開(kāi)發(fā)，就是其中必不可少的一環(huán)。

那么，48V汽車(chē)電源系統(tǒng)需要什么樣的連接器呢？我們可以根據(jù)設(shè)計(jì)需求，做一個(gè)概括性的歸納：

在性能上，連接器要滿(mǎn)足48V技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，支持更高的電壓和功率。

作為車(chē)規(guī)產(chǎn)品，新的連接器也要在可靠性和安全性上進(jìn)行優(yōu)化，以適應(yīng)惡劣環(huán)境應(yīng)用，確保穩(wěn)固連接。

同時(shí)也要考慮到與現(xiàn)有12V架構(gòu)技術(shù)和產(chǎn)品的兼容性，讓升級(jí)過(guò)程盡可能“絲滑”，減少由此產(chǎn)生的額外成本。

3.48V電源系統(tǒng)的連接器

Molex的MX150中壓連接器，就是為滿(mǎn)足汽車(chē)行業(yè)日益增長(zhǎng)的48V電源系統(tǒng)需求而開(kāi)發(fā)的。

從性能上看，MX150中壓連接器具有60V的中壓能力，高達(dá)22.0A的電流額定值，可支持48V汽車(chē)電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。而且從名稱(chēng)上可以看出，該連接器采用了Molex經(jīng)驗(yàn)證的MX150連接器封裝尺寸和外殼設(shè)計(jì)——和傳統(tǒng)的USCAR連接器相比，MX150連接器系統(tǒng)具有更小的封裝尺寸，提供簡(jiǎn)單安全的插配操作——這使得開(kāi)發(fā)者可以從現(xiàn)有MX150連接器直接升級(jí)，有效降低升級(jí)到48V系統(tǒng)時(shí)的布線(xiàn)工程成本。

同時(shí)在高可靠性方面，MX150中壓連接器采用了一系列優(yōu)化設(shè)計(jì)，包括預(yù)組裝的端子位置保證（TPA）外殼、連接器位置保證（CPA）選項(xiàng)，以及基于保護(hù)墊的密封特性，以確保在惡劣環(huán)境下提供高質(zhì)量、可靠的連接。

MX150中壓連接器采用3.50mm間距一體化的外殼設(shè)計(jì)，提供4電路單排配置，以及4、6、20電路雙排配置，產(chǎn)品組合豐富，而且Molex還提供基于MX150完整的系統(tǒng)解決方案，設(shè)計(jì)人員可以選擇兼容的公母連接器和端子，以及各種電鍍選項(xiàng)的產(chǎn)品，以滿(mǎn)足特定的應(yīng)用需求。

該系列連接器符合IEC 60664-1規(guī)范和USCAR-2、USCAR-21和GMW3191認(rèn)證，因此如果你正在尋找一種可靠、堅(jiān)固且經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的連接器設(shè)計(jì)，以相同外形尺寸同時(shí)滿(mǎn)足低壓和中壓功能，平滑地升級(jí)到48V電源系統(tǒng)，MX150中壓連接器無(wú)疑是一個(gè)理想的解決方案。

4.為未來(lái)汽車(chē)全面賦能

48V電源系統(tǒng)可以看做是未來(lái)汽車(chē)發(fā)展的一個(gè)縮影：它們將提供更豐富的功能、更高的能效，同時(shí)在小型化、成本優(yōu)化上追求極致。這樣的需求不僅反映在48V系統(tǒng)上，也廣泛影響著汽車(chē)互連的方方面面，特別是在一些前沿性的應(yīng)用中，表現(xiàn)得尤為明顯。為此，Molex提供了豐富的解決方案，全面賦能未來(lái)汽車(chē)的互連。

在未來(lái)汽車(chē)中，信息娛樂(lè)系統(tǒng)是提升用戶(hù)體驗(yàn)、提供更大附值的一個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域。不斷擴(kuò)展的功能需求，使得車(chē)載信息娛樂(lè)系統(tǒng)在設(shè)備和模塊互連設(shè)計(jì)上的復(fù)雜性大大增加，而另一方面，支持這種功能性和復(fù)雜性增長(zhǎng)的同時(shí)，成本還不能“失控”，這就需要一種具有較強(qiáng)可擴(kuò)展性和靈活性的解決方案。為此，Molex的stAK50h非密封式連接器系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生了。

stAK50h連接器系統(tǒng)采用業(yè)內(nèi)認(rèn)可的端子設(shè)計(jì)，提供非密封式混合插頭和插座，能夠在很小的空間內(nèi)同時(shí)實(shí)現(xiàn)信號(hào)連接和以太網(wǎng)連接。這就意味著，在汽車(chē)信息娛樂(lè)系統(tǒng)中，只需一個(gè)stAK50h連接器接口即可同時(shí)處理信號(hào)和以太網(wǎng)連接，而不需要兩個(gè)單獨(dú)的連接系統(tǒng)。

而且，stAK50h連接器具有可堆疊的特性，開(kāi)發(fā)者可以利用這一特性，輕松地?cái)U(kuò)展出所需的解決方案，而無(wú)需昂貴的專(zhuān)門(mén)定制的產(chǎn)品。

stAK50h連接器系統(tǒng)還提供顏色編碼外殼，通過(guò)插頭和插座的顏色匹配避免誤插配和錯(cuò)誤連接。stAK50h連接器系列提供從12到56路的配置，支持從低電流信號(hào)（5.0A）到高功率（30.0A）的各類(lèi)應(yīng)用，適用于車(chē)身電子、安全系統(tǒng)、信息娛樂(lè)系統(tǒng)和其它各種汽車(chē)互連應(yīng)用。

電氣化是未來(lái)汽車(chē)發(fā)展的另一個(gè)重要趨勢(shì)。為了支持電氣化轉(zhuǎn)型和電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)的成長(zhǎng)，能夠承載更高功率的快充充電樁的部署，成為剛需。

在加速充電樁的開(kāi)發(fā)和部署上，Molex也有與之相配套的大功率互連解決方案，其中PowerWize BMI大電流連接器就是一個(gè)值得推薦的產(chǎn)品。

與同類(lèi)產(chǎn)品相比，PowerWize BMI連接器有三個(gè)突出的優(yōu)勢(shì)：

大電流承載能力

PowerWize BMI連接器采用Molex獨(dú)特的COEUR錐形插座技術(shù)，其具有多個(gè)接觸梁，提供低接觸電阻和低壓降，因此在觸點(diǎn)接口產(chǎn)生的熱量更少，與其他類(lèi)型觸點(diǎn)技術(shù)相比具有更高的載流能力，可高達(dá)175A。

盲插/自調(diào)心設(shè)計(jì)

PowerWize BMI連接器采用盲插設(shè)計(jì)，面板安裝插座外殼的導(dǎo)柱在母端觸點(diǎn)和外螺紋插針接合之前與插座頭側(cè)壁的內(nèi)表面對(duì)齊，有助于在難以觸及和視覺(jué)受限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確插配。同時(shí)，當(dāng)安裝到面板上時(shí)，電纜組件具有+/- 2.00mm的徑向自調(diào)心特性，減輕了公差疊加問(wèn)題。

制造的靈活性

該連接器支持回流焊/波峰焊工藝，適合大批量裝配，提供增強(qiáng)的制造靈活性。

總之，汽車(chē)的電氣化帶來(lái)了越來(lái)越高的功率密度，面對(duì)這樣的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，PowerWize BMI連接器提供了一種兼具性能、安全和成本優(yōu)勢(shì)的高功率連接解決方案。

5.本文小結(jié)

伴隨著汽車(chē)的電氣化和智能化，一臺(tái)車(chē)輛上裝載的電子電氣設(shè)備越來(lái)越多，這就需要汽車(chē)電源系統(tǒng)迭代升級(jí)至48V架構(gòu)，以支持更高功率的負(fù)載，同時(shí)在能效、成本、小型化等方面為車(chē)企和終端用戶(hù)提供更高的價(jià)值。

向新一代48V電源系統(tǒng)邁進(jìn)，需要新一代互連技術(shù)的賦能。為此，Molex已經(jīng)做好了前瞻性的技術(shù)布局，提供豐富的產(chǎn)品和解決方案，讓你能夠在這條技術(shù)升級(jí)之路上加速馳騁。