48V系統(tǒng)
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2021-08-02
48V系統(tǒng)的實例教程
汽車48V系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用淺析
隨著國家對車輛油耗和排放標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步提高，節(jié)能減排成為個汽車企業(yè)需要共同面對的課題。48V系統(tǒng)具有投入低、節(jié)能減排明顯的特點，能夠明顯提高車載電源功率，成為近期汽車行業(yè)研究的熱點。本文將以汽車48V系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用著手，簡單為大家呈現(xiàn)48V系統(tǒng)現(xiàn)狀和未來趨勢。
48V架構(gòu)
標(biāo)準(zhǔn)48V系統(tǒng)由三大件組成：電機(jī)、鋰離子電池組以及DC-DC轉(zhuǎn)換器。
在混合動力汽車上搭載48V系統(tǒng)，通過兩個DC/DC轉(zhuǎn)換器，形成12V-48V-HEV電氣系統(tǒng)架構(gòu)；普通混合動力汽車的電氣架構(gòu)是12V-HEV模式，通過DC/DC轉(zhuǎn)換器直接聯(lián)通12V系統(tǒng)和HEV高壓系統(tǒng)。
48V輕混系統(tǒng)相比高壓混動系統(tǒng)而言，成本更低，卻可以達(dá)到高壓混動系統(tǒng)（電池電壓>100V）大部分節(jié)能效果，按照德爾福的測算，48V輕混系統(tǒng)是高壓輕混系統(tǒng)成本的30%，能達(dá)到高壓輕混系統(tǒng)70%的節(jié)能效果。
48V輕混系統(tǒng)的優(yōu)點：
1. 低于60V安全電壓，不需要采取額外的電壓防護(hù)，相對高壓混動系統(tǒng)，成本更低；
2. 相對于12V系統(tǒng)，相同功率下工作電流只有1/4，損耗只有12V系統(tǒng)的1/16；
3. 由于BSG/ISG的電功率輔助，可以進(jìn)一步縮小發(fā)動機(jī)的體積，進(jìn)而降低排放；
4. 可以將傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)上的高負(fù)載附件電動化，比如空調(diào)壓縮機(jī)、冷卻水泵、真空泵等，降低發(fā)動機(jī)的負(fù)載，即使在發(fā)動機(jī)關(guān)閉的情況下，這些設(shè)備也能工作；
5.
展開 48V架構(gòu)
標(biāo)準(zhǔn)48V系統(tǒng)由三大件組成：電機(jī)、鋰離子電池組以及DC-DC轉(zhuǎn)換器。
在混合動力汽車上搭載48V系統(tǒng)，通過兩個DC/DC轉(zhuǎn)換器，形成12V-48V-HEV電氣系統(tǒng)架構(gòu)；普通混合動力汽車的電氣架構(gòu)是12V-HEV模式，通過DC/DC轉(zhuǎn)換器直接聯(lián)通12V系統(tǒng)和HEV高壓系統(tǒng)。
48V輕混系統(tǒng)相比高壓混動系統(tǒng)而言，成本更低，卻可以達(dá)到高壓混動系統(tǒng)（電池電壓>100V）大部分節(jié)能效果，按照德爾福的測算，48V輕混系統(tǒng)是高壓輕混系統(tǒng)成本的30%，能達(dá)到高壓輕混系統(tǒng)70%的節(jié)能效果。
48V輕混系統(tǒng)的優(yōu)點：
1. 低于60V安全電壓，不需要采取額外的電壓防護(hù)，相對高壓混動系統(tǒng)，成本更低；
2. 相對于12V系統(tǒng)，相同功率下工作電流只有1/4，損耗只有12V系統(tǒng)的1/16；
3. 由于BSG/ISG的電功率輔助，可以進(jìn)一步縮小發(fā)動機(jī)的體積，進(jìn)而降低排放；
4. 可以將傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)上的高負(fù)載附件電動化，比如空調(diào)壓縮機(jī)、冷卻水泵、真空泵等，降低發(fā)動機(jī)的負(fù)載，即使在發(fā)動機(jī)關(guān)閉的情況下，這些設(shè)備也能工作；
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展開 由于48V系統(tǒng)和目前所定義的B級電壓電路系統(tǒng)存在著一定的差異性和特殊性，48V電路可分為A級電壓電路和B級電壓電路兩部分。如圖1所示。
圖1 48V電路電壓分級
A級電壓電路：48V系統(tǒng)中直流電壓最大約為54V，電力分配盒、48V儲能系統(tǒng)以及12V-48V雙向變換器的工作電壓均為不超過54V的直流電壓，在負(fù)極接地的情況下不存在安全隱患，無需遵循B級電壓相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。
B級電壓電路：48V系統(tǒng)工作時交流電子空調(diào)壓縮機(jī)、發(fā)動機(jī)電子增壓泵、電子水泵等負(fù)載，在最高工作電壓時電機(jī)內(nèi)部會產(chǎn)生略高于30V的三相交流電，超出安全電壓的范圍，根據(jù)表2的分類應(yīng)分到B級電壓，需要滿足相應(yīng)的法律法規(guī)(正常工作條件下的基本防護(hù)要求、單點失效或碰撞情況下的絕緣電阻、電位均衡防護(hù)等要求)。
當(dāng)48V系統(tǒng)發(fā)生單點失效時，因為只接觸到一個相位所以電壓值低于高電壓閾值（直流60V），所以不存在高電壓風(fēng)險。而當(dāng)發(fā)生多點失效時，就有接觸到第二個相位的可能，這時基本防護(hù)就不能滿足防觸電保護(hù)的要求，48V因為其負(fù)極接地的設(shè)計結(jié)構(gòu)，不能滿足標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。因此，想要滿足標(biāo)準(zhǔn)中的其它安全要求，就必須采用額外的防護(hù)措施，這自然也就增加了48V系統(tǒng)的開發(fā)使用成本，給48V系統(tǒng)技術(shù)的推廣應(yīng)用帶來了障礙，可見目前國內(nèi)外的電安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并非完全適用于48V系統(tǒng)車型。
展開 2.3 48V微混系統(tǒng)節(jié)能效果及成本
盡管48V微混系統(tǒng)節(jié)能效果有限，但其優(yōu)勢在于低廉的改造成本，這使得其相較于HEV和PHEV能夠有更高的普及度，在進(jìn)行48V微混系統(tǒng)的市場競爭力研究前，有必要了解其改造成本，結(jié)合各企業(yè)的公開數(shù)據(jù)及美國EPA所作研究，可估算出48V微混系統(tǒng)的主要新增項目及成本如表2所示。
表2 48V系統(tǒng)改造項目及成本
而在估算使用成本之后，還需要對48V微混系統(tǒng)的節(jié)能效果進(jìn)行評估，在NEDC工況下，將48V微混車輛與傳統(tǒng)車進(jìn)行對比測試，檢測車輛廢氣中的CO排放量和實際油耗來判定節(jié)能效果，計算可知，48V微混系統(tǒng)可節(jié)油約13.57%，但對排放收益不明顯，將其和現(xiàn)有成熟的混動架構(gòu)對比，可得下表3：
表3 各構(gòu)型節(jié)能效果及成本對比
由此可見，48V微混系統(tǒng)有較為明顯的成本優(yōu)勢。遠(yuǎn)期來看，隨著電氣化產(chǎn)業(yè)的不斷成熟，48V微混系統(tǒng)的成本降進(jìn)一步下降，預(yù)計在2020年將下降至5000元以內(nèi)，成本已經(jīng)接近常規(guī)機(jī)械節(jié)能技術(shù)，相較于HEV及PHEV車型，48V微混系統(tǒng)車輛在售價上更接近傳統(tǒng)燃油車，在減少油耗，降低使用成本的同時，減少消費者付出額外的購車成本，作為全面新能源化前的過渡方案，具有一定的市場競爭力。
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48V系統(tǒng)的最新內(nèi)容
但也有很多車型采用發(fā)動機(jī)+48V輕混系統(tǒng)，輕混系統(tǒng)輔助提供部分動力，讓車輛起步更順滑。
油混，內(nèi)燃機(jī)和純電的結(jié)合，不能通過外部電源充電。電池組通常較小，主要用于回收制動能量和輔助驅(qū)動，以降低油耗。有3種驅(qū)動方式：純電驅(qū)動、純油驅(qū)動、油電混合驅(qū)動。
插混，內(nèi)燃機(jī)和純電的結(jié)合，能通過外部電源充電。電池組相比油混更大，既可通過電池組帶動電機(jī)驅(qū)動，也可通過內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動。
其中，轉(zhuǎn)向助力類產(chǎn)品豐富，有C-EPS、P-EPS、DP-EPS、R-EPS、EHPS等產(chǎn)品，覆蓋12V、24V、48V系統(tǒng)，涉及非冗余、半冗余和全冗余方案，適應(yīng)主機(jī)廠的不同安裝需求。
近日，搭載經(jīng)緯恒潤48V電池管理系統(tǒng)（Battery Management System，BMS）的 Stellantis 某車型已量產(chǎn)落地。該車型主要面向歐洲市場，針對短距離家庭代步提供更便捷的出行方式。
與48V 電池系統(tǒng)相比，高壓電池的工作電壓范圍為 200-500V DC，有更低的電纜損耗和更高的效率，因為太陽能電池板通常在 300-600V 下運行，與電池電壓相似，可以使用損耗非常低的高效 DC-DC 轉(zhuǎn)換器。高壓電池系統(tǒng)比低壓系統(tǒng)電池價格更高，而逆變器價格更低。
應(yīng)該為其建立起足夠電壓的系統(tǒng)（一般是保持在42伏特)，未來需要成熟可靠的42V或48V電源高壓系統(tǒng)提高電機(jī)功率來保證系統(tǒng)的能源供應(yīng)，同時還需要應(yīng)對高壓所隱藏的安全隱患。42V電壓系統(tǒng)從目前發(fā)展的趨勢看也是一種發(fā)展的方向，但是目前來說暫時沒有大批量的出現(xiàn)。
（6）需要針對底盤開發(fā)對應(yīng)的系統(tǒng)，難以模塊化設(shè)計，導(dǎo)致開發(fā)成本極高。
此外，2.0T車型還配備12V輕度混合動力系統(tǒng)，3.0T車型搭載48V輕度混動系統(tǒng)，在降低燃油消耗的同時，提升駕駛質(zhì)感。加之新車配備的quattro ultra智能四驅(qū)系統(tǒng)，可高效分配動力，新奧迪A6L的操控性能也有明顯提升。
作為中國豪華車市場的開拓者，奧迪A6L的每一代車型都是一個傳奇，始終代表著行業(yè)的技術(shù)水平和品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
經(jīng)緯恒潤自2006年開始研發(fā)電動助力轉(zhuǎn)向控制器，已有16年開發(fā)經(jīng)驗，目前已推出C-EPS、R-EPS、DP-EPS，EHPS等產(chǎn)品，產(chǎn)品覆蓋12V、24V、48V系統(tǒng)，涉及非冗余、半冗余和全冗余方案。現(xiàn)已給國內(nèi)外多名主流廠商提供配套產(chǎn)品與服務(wù)，目前累計出貨量破160萬套。價值創(chuàng)新，服務(wù)客戶，未來，經(jīng)緯恒潤將繼續(xù)堅持自主創(chuàng)新，緊跟汽車行業(yè)發(fā)展大勢，為更多的客戶提供更好的產(chǎn)品與服務(wù)。
隨著車載電器增多，車企相繼推出12V-48V等系統(tǒng)，適配以內(nèi)燃機(jī)為主要動力源的車型。
而純電車型動力源是電機(jī)和電池，需要較大的輸入/輸出功率，車內(nèi)電壓平臺通常高于燃油車。純電乘用車電壓通常在200-400V 之間。
400V高壓系統(tǒng)通常包括：電池、電機(jī)、電控、充電機(jī)（OBC）、高低壓轉(zhuǎn)換器（DC/DC）、高壓控制盒(PDU)、連接器及線束、電機(jī)/電池?zé)峁芾硐嚓P(guān)零部件。
羅森伯格緊湊，輕巧的低壓LVR120連接器非常適合應(yīng)用在48V輕混動系統(tǒng)上。電纜橫截面積僅為16mm2，在85°C時可達(dá)到約120 A的電流，通過了振動等級4認(rèn)證（可以滿足燃油發(fā)動機(jī)的振動要求）。此外，附加的滑動鎖定機(jī)構(gòu)（CPA –連接器位置保證）可防止意外脫開。
具體機(jī)會體現(xiàn)在：
1）國產(chǎn)膠帶產(chǎn)品崛起，加快進(jìn)口品牌替代；
2）新能源汽車對高壓線束膠帶提出了新的需求，誕生新的藍(lán)海市場；
3）48V等高壓系統(tǒng)預(yù)計在2021年后開始大批量應(yīng)用，帶動需求升級換代。
01汽車線束常用膠帶的分類與主要特性
根據(jù)常用膠帶的材質(zhì)和特性大體分為三大類：薄膜膠帶；布基膠帶；海綿膠帶。
