當(dāng)48V電源系統(tǒng)遇上史上最嚴(yán)苛的排放法規(guī)，想不爆發(fā)都難

除了自動(dòng)駕駛和電動(dòng)汽車，今年汽車領(lǐng)域最熱的話題莫過(guò)于 48V 電源系統(tǒng)，這是一種低成本節(jié)油技術(shù)方案，該系統(tǒng)用能量小于一度電的 48V 鋰離子電池代替?zhèn)鹘y(tǒng)的 12V 鉛酸電池，用 BSG 電機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的啟動(dòng)電機(jī)和發(fā)電機(jī)，并增加了 48V/12V 雙向 DC-DC、電池管理系統(tǒng)等裝置。過(guò)去 60 年，全球的汽車都一直采用的 12V 的電源系統(tǒng)，穩(wěn)定性和安全性基本不用質(zhì)疑，是什么原因讓汽車電源系統(tǒng)從 12V 向 48V 過(guò)渡？我想應(yīng)該從兩點(diǎn)談起：

第一，汽車功能不斷增加，除了基本的空調(diào)、風(fēng)扇、雨刷、車燈，現(xiàn)在又增加了諸多娛樂(lè)信息系統(tǒng)，未來(lái)會(huì)進(jìn)一步向智能化發(fā)展，12V 電源系統(tǒng)難以承載不斷加大的引擎負(fù)擔(dān)。

第二，環(huán)保法規(guī)變嚴(yán)。歐盟規(guī)定，到 2020 年油耗降至 4L/100km，二氧化碳排放低至 95g/km。滿足這一標(biāo)準(zhǔn)顯然單純靠提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油效率基本無(wú)法完成，汽車混動(dòng)化、純電動(dòng)化被看成最佳技術(shù)路線。

因此，在 2011 年，奧迪、寶馬、戴姆勒,、Porsche, Volkswagen 聯(lián)合推出 48V 系統(tǒng)，以滿足日益增長(zhǎng)的車載負(fù)載需求，更重要的是為了滿足 2020 年嚴(yán)格的排放法規(guī)，隨后又發(fā)布了 48V 系統(tǒng)規(guī)范 LV148。

鑒于從 12V 到 48V 電源系統(tǒng)改進(jìn)仍然需要整車廠及方案商進(jìn)行多方面協(xié)調(diào)，有的廠商采用了 12V/48V 雙電源系統(tǒng)，其中 12V 電源對(duì)負(fù)載電流小的系統(tǒng)供電，比如音響、儀表、雨刷等，48V 電源對(duì)負(fù)載電流比較大的設(shè)備供電，如：空調(diào)、車燈、風(fēng)扇等電氣系統(tǒng)。

48V 電源系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)
48V 電源系統(tǒng)可謂優(yōu)缺點(diǎn)兼而有之。優(yōu)點(diǎn)是，降低二氧化碳的排放量，提高燃油效率，適應(yīng)未來(lái)的政策法規(guī)，車廠可以在提高 30%花費(fèi)的情況下，達(dá)到 50%到 70%的提升，可以節(jié)約 15%燃料；提高駕駛動(dòng)力，提升駕駛舒適度；與高壓系統(tǒng)相比，降低了匹配難度，降低了重量和成本；提高功率負(fù)載，提高汽車主動(dòng)和被動(dòng)安全，為輔助駕駛、長(zhǎng)距短距雷達(dá)、超聲感應(yīng)相機(jī)系統(tǒng)提供電源支持。

缺點(diǎn)是，隨著電壓升高，電子兼容要求隨之升高；48V 電壓存在電弧隱患，需提前預(yù)防處理；從 12V 遷移到 48V 需要重新開發(fā)和測(cè)試，周期長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)高；48V 比 12V 啟停成本高，節(jié)能效果不如高壓混動(dòng)系統(tǒng)。

元器件廠商和整車廠商都在行動(dòng)
汽車市場(chǎng)是一個(gè)市場(chǎng)占有率很大且增長(zhǎng)飛快的市場(chǎng)，48V 電源系統(tǒng)包括電池、DC/DC 轉(zhuǎn)換器、保險(xiǎn)絲和電池控制器，如果大范圍應(yīng)用必將帶動(dòng)汽車電子元器件銷量的增長(zhǎng)，因此元器件供應(yīng)商也看到這樣的契機(jī)，紛紛發(fā)力。

羅姆推出了采用 Nano Pulse Control 的電源 IC“BD9V100MUF-C”，開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間 9ns，只需要一顆芯片就可以實(shí)現(xiàn)從 60V 到 2.5V 范圍內(nèi)的降壓，降壓比例高達(dá) 24:1；安森美半導(dǎo)體的產(chǎn)品能協(xié)助推動(dòng) 48V 汽車系統(tǒng)的進(jìn)程，解決方案包括 40V-150V 中間電壓范圍的 MOSFET 器件，提供各種汽車級(jí)功率模塊，包括電流傳感、溫度傳感、電磁兼容性 (EMC) 濾波和其他汽車特定功能；ADI 設(shè)計(jì)和開發(fā)了 LTC3871，這是一款雙向 DC/DC 控制器，升壓轉(zhuǎn)換時(shí)使用的外部電源組件與降壓時(shí)相同。

從整車廠的動(dòng)作來(lái)看，奧迪 A8 上已經(jīng)采用 48V 輕度混合動(dòng)力系統(tǒng)作為標(biāo)準(zhǔn)配置，今年戴姆勒 S 級(jí)的車型決定搭載博士的 48V 驅(qū)動(dòng)。另外，在雷諾風(fēng)景和奧迪 SQ7 中都采用了 48V 電源結(jié)構(gòu)。雖然目前市面上搭載 12V 電源系統(tǒng)的汽車占 80%左右，而搭載 48V 電源系統(tǒng)的汽車只占 20%左右，但是，業(yè)界預(yù)計(jì) 2019～2020 年，48V 輕混系統(tǒng)將迎來(lái)市場(chǎng)爆發(fā)期。IHS 的報(bào)告甚至顯示，到 2025 年，48V 的系統(tǒng)的市場(chǎng)容量會(huì)提高九倍，屆時(shí)大概有 1400 萬(wàn)輛汽車引入了這個(gè)系統(tǒng)。

這對(duì)于消費(fèi)者來(lái)說(shuō)是好事，48V 電源系統(tǒng)不僅帶來(lái)了更好的燃油效率，同時(shí)還提升了性能，帶來(lái)了更好的駕駛體驗(yàn)，最直接的優(yōu)勢(shì)就是成本降低。

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