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48V系統(tǒng)的案例

汽車48V系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用淺析
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準的進一步提高,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。
汽車48V系統(tǒng)全解析
48V架構(gòu) 標準48V系統(tǒng)由三大件組成:電機、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,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,可以進一步縮小發(fā)動機的體積,進而降低排放; 4. 可以將傳統(tǒng)發(fā)動機上的高負載附件電動化,比如空調(diào)壓縮機、冷卻水泵、真空泵等,降低發(fā)動機的負載,即使在發(fā)動機關(guān)閉的情況下,這些設(shè)備也能工作; 5.
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汽車48V系統(tǒng)全解析
48V架構(gòu) 標準48V系統(tǒng)由三大件組成:電機、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,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,可以進一步縮小發(fā)動機的體積,進而降低排放; 4. 可以將傳統(tǒng)發(fā)動機上的高負載附件電動化,比如空調(diào)壓縮機、冷卻水泵、真空泵等,降低發(fā)動機的負載,即使在發(fā)動機關(guān)閉的情況下,這些設(shè)備也能工作; 5.
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48V系統(tǒng)車型電安全標準現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
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)標準要求。 B級電壓電路:48V系統(tǒng)工作時交流電子空調(diào)壓縮機、發(fā)動機電子增壓泵、電子水泵等負載,在最高工作電壓時電機內(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要求、單點失效或碰撞情況下的絕緣電阻、電位均衡防護等要求)。 當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險。而當發(fā)生多點失效時,就有接觸到第二個相位的可能,這時基本防護就不能滿足防觸電保護的要求,48V因為其負極接地的設(shè)計結(jié)構(gòu),不能滿足標準的規(guī)定。因此,想要滿足標準中的其它安全要求,就必須采用額外的防護措施,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)標準并非完全適用于48V系統(tǒng)車型。
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48V系統(tǒng)圖1
汽車48V系統(tǒng)技術(shù)、節(jié)能、成本及競爭力分析
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)能效果進行評估,在NEDC工況下,將48V微混車輛與傳統(tǒng)車進行對比測試,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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【多圖】P0-P4構(gòu)型概述—48 V系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展
(3)48V系統(tǒng)的應(yīng)用不應(yīng)僅僅局限于降低排放和能耗方面,同時應(yīng)充分利用48V系統(tǒng)電氣化平臺,拓展出更多應(yīng)用,在安全性、舒適性、動力性等領(lǐng)域開發(fā)出讓用戶感知明顯的系統(tǒng)功能。
長文丨為何汽車需要48V電壓系統(tǒng)
按照目前動力電池技術(shù)的成本和性能估算,內(nèi)燃機會在接下來20年內(nèi)繼續(xù)成為乘用車動力的“大半壁江山 – 半壁江山 – 小半壁江山”,48V系統(tǒng)作為性價比最高的混動機構(gòu),必然是最受寵的。 4. 節(jié)油效果看得見,不是玄學   12V自啟停系統(tǒng)也能節(jié)油,為何48V才是王道呢?   因為12V電壓系統(tǒng)對應(yīng)的自啟停振動太可怕了,我上車第一件事肯定是關(guān)掉自啟停,不能為了省幾滴油損失整個旅程的平順性。   我們都會說一個網(wǎng)絡(luò)詞匯“力大磚飛”,實際上48V自啟停的確可以用大力出奇跡,48V可以搭載10-15kW大功率BSG/ISG電機,平順性上去了,消費者才肯用自啟停系統(tǒng)。 5. 48V系統(tǒng)對平順性確有貢獻   48V自啟停的速度更快,比如通用48V自啟停的速度就比12V自啟停快了0.2秒,動力銜接更好,整車平順性更高。   在滑行的時候,48V還能進行動能回收,而且發(fā)動機斷油時間大大增加了。   在起步的時候,因為ISG電機可以給到輔助扭矩(奔馳、寶馬、凱迪拉克、雪佛蘭等),所以起步可以更輕盈更平順。   在換擋的時候,有個我不愿意點名但的確賣得很好的國產(chǎn)品牌,用BSG電機避開了雙離合換擋時此前一直無法根治的頓挫。   在凡爾賽的時候,比如你的車子有48V電子渦輪,恭喜啊,渦輪遲滯沒有啦。 最后解答一些常見疑問 1. 12V電壓系統(tǒng)要被淘汰了嗎?   答:暫未。
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解析48v輕混系統(tǒng),到底是燃油車的救命稻草還是續(xù)命良藥?
看到這里,你應(yīng)該就明白我在文章開頭說博瑞GE MHEV動力更好、響應(yīng)更快、油耗還低的原因了吧,這就是48v電氣系統(tǒng)帶來的實際效果。 而這樣一套系統(tǒng)的成本在800-1200美元,加上電動增壓器,大概1500美元。未來隨著大批量生產(chǎn),成本還會進一步下降。 而節(jié)油方面,法雷奧給出的數(shù)據(jù)是,可降低15%的油耗和二氧化碳排放。 想想9000塊錢,就能解決排放和油耗問題,這對車企而言,絕對目前將混合動力系統(tǒng)引入現(xiàn)有車型最具性價比的方式。 其實,48v系統(tǒng)還有一個妙用 實際上法雷奧還開發(fā)了一款48伏純電動汽車,這款純電動兩座樣車搭載低壓(48伏)動力總成系統(tǒng),最高時速可達100km/h,續(xù)航里程可達150公里,主要用于短途出行和低速城市駕駛。 48v系統(tǒng)與高壓系統(tǒng)相比更具性價比優(yōu)勢,可減少20%的成本,因為它無需配備高壓所需的安全部件和系統(tǒng)。而且易于維修,搭載48v輕混系統(tǒng)的車輛在使用和維修上與傳統(tǒng)燃油車沒什么區(qū)別,一般修理廠都能勝任。 所以,48v電氣系統(tǒng)絕不是雞肋,它不需要改變現(xiàn)有燃油車的構(gòu)造,卻能獲得理想的節(jié)油效果和更好的動力體驗,在無法突破以豐田為代表的日系構(gòu)筑的“混動壁壘”時,48v輕混就是過渡的最佳方案。 未來,你會選擇48v輕混車型嗎? 文章來源: 每日汽車觀察
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面向48V 系統(tǒng)起動敲擊控制的動力系統(tǒng)集成及標定
摘要:本文針對某48V 微混車輛鑰匙起動過程出現(xiàn)的嚴重起動敲擊問題,進行了整車NVH 測試,識別出起動敲擊的產(chǎn)生機理為鑰匙起動過程中發(fā)動機點火時刻轉(zhuǎn)速的劇烈上沖與48V 新結(jié)構(gòu)雙向張緊器匹配不當所致。在此基礎(chǔ)上,提出了與48V 前端輪系相匹配的“點火提前角梯度優(yōu)化”起動策略。采用該策略后,鑰匙起動過程中第一次點火后發(fā)動機上沖轉(zhuǎn)速由940rpm降低至700rpm,起動過程更加平順,搖臂敲擊加速度減小50%,敲擊聲音顯著降低,有效解決了該48V 車型起動敲擊問題。 關(guān)鍵詞:48V 微混;NVH;鑰匙起動;自動起動;點火提前角 0 引言 基于48V技術(shù)的微混技術(shù),可以在對原有動力總成改造較小的情況下實現(xiàn)微混[1],達到降低油耗與排放[2,3]的效果,是當前主流的低成本實現(xiàn)混動的前瞻技術(shù)[4,5]。48V微混系統(tǒng)在發(fā)動機原有12V電池的基礎(chǔ)上,增加了48V電池與電機[6]。微混系統(tǒng)的核心部件48V電機,除具備傳統(tǒng)12V電機發(fā)電功能外,還具有自動啟停(Auto Start)[7,8]、加速助力[9](boost)與制動能量回收(regen)的功能,即既可以在起動及加速工況下對發(fā)動機曲軸提供驅(qū)動力,又可以作為曲軸負載提供車內(nèi)用電并在車輛滑行過程中實現(xiàn)制動能量回收(regen)。為實現(xiàn)48V 電機主動驅(qū)動與被動負載的切換,48V MicroBAS發(fā)動機前端輪系張緊器需采用雙向張緊器,前端附件系統(tǒng)較之傳統(tǒng)發(fā)動機有了較大改變。 某車型48V MicroBAS發(fā)動機前端皮帶驅(qū)動輪系采用了雙搖臂式張緊器,前端輪系示意圖如圖1 所示,包括雙搖臂式雙向張緊器,曲軸皮帶輪與48V電機。雙搖臂式雙向張緊器有左右兩個搖臂,兩搖臂中間彈簧連接,為左右兩個張緊輪提供張緊力,在曲軸驅(qū)動與電機驅(qū)動模式下實現(xiàn)雙向皮帶張緊。
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新路虎攬勝極光發(fā)布 主打新技術(shù)/48V輕混系統(tǒng)
除此之外,路虎還開發(fā)了PTA平臺(Premium Transverse Architecture鋼質(zhì)高級橫向架構(gòu)),支持插電式混合動力系統(tǒng)。為了繼續(xù)保持環(huán)保主題,新款攬勝極光首次搭載48V輕混動和插電式混動動力系統(tǒng),可在車速低于17千米/小時的速度下關(guān)閉內(nèi)燃機,以節(jié)省油耗并儲存動能。該系統(tǒng)配備2.0升渦輪增壓汽油發(fā)動機,最大輸出功率為225千瓦,峰值扭矩400牛 米。 路虎攬勝北美入門車型將搭載2.0升渦輪增壓汽油引擎,動力183千瓦,峰值扭矩365牛米。兩種動力系車型均配備ZF 9速自動變速箱和全輪驅(qū)動系統(tǒng)。輕型混合動力版本增加了一個Active Driveline系統(tǒng),類似前后軸之間的扭矩矢量系統(tǒng)。 攬勝極光,標配有“全地形反饋適應(yīng)系統(tǒng)2”,可根據(jù)不同路況提供多種駕駛模式,包括可在騰空狀態(tài)下使用的新自動模式。新的攬勝極光還發(fā)布,其涉水深度為600毫米——除了偶爾出現(xiàn)的山洪,大多數(shù)買家不會經(jīng)常使用這一功能。 北美版的標準主動安全功能包括自動緊急制動,車道保持輔助,駕駛員狀態(tài)監(jiān)控和后視攝像頭。帶有轉(zhuǎn)向輔助功能的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng),作為半自動系統(tǒng),可由駕駛員自主選擇開啟,使車輛保持在車道中央并與前方車輛保持恒定距離,同時還能在交通擁堵條件下為停車和起步提供便利。 北美市場攬勝極光的更多細節(jié)將于2019年2月在芝加哥車展上公布,其他市場的規(guī)格也將在未來幾個月內(nèi)公布。 來源:環(huán)球網(wǎng)
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解析丨48v輕混系統(tǒng)
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48V系統(tǒng)圖2
干貨 | 聯(lián)合電子48V電力驅(qū)動模塊介紹
縱觀近幾年新能源汽車技術(shù)的發(fā)展,48V技術(shù)路線憑借其高性價比的優(yōu)勢正獲得越來越多的關(guān)注,國內(nèi)多款搭載第一代48V系統(tǒng)的車型已陸續(xù)上市。從油耗方面來看,第一代48V系統(tǒng)帶來的8~12%節(jié)油收益,使得各大主機廠對第二代48V系統(tǒng)的節(jié)油效果有著更高的預(yù)期;在駕駛體驗方面,第二代48V系統(tǒng)在實現(xiàn)電機與發(fā)動機解耦之后,可增加純電起步,純電倒車,高速純電巡航等駕駛體驗。而要滿足第二代48V系統(tǒng)節(jié)油率>20%,以及純電行駛的能力,第二代48V系統(tǒng)的電力驅(qū)動模塊則需要有更大的扭矩,更高的功率。說到這里,今天的主角就要登場了,它的就是48V 電力驅(qū)動模塊(48V Electrical Power-pack),簡稱48V EPK。 01 48V EPK 與第一代BRM的不同之處 作為第二代48V系統(tǒng)的電力驅(qū)動模塊,48V EPK與第一代助力回收電機(Boost Recuperation Machine, BRM)有哪些不同呢 ? 安裝位置:BRM通過皮帶集成于發(fā)動機后端;48V EPK的集成根據(jù)在變速箱不同的接入位置分為P2,P2.5,P3以及P4(接入后軸減速器),實現(xiàn)電機與發(fā)動機動力解耦; 電機類型:BRM為5相混合勵磁爪極式電機;48V EPK采用6相永磁同步電機設(shè)計方案,具有高功率密度、高效率的優(yōu)點; 峰值能力:BRM峰值扭矩53Nm(啟發(fā)動機工況,僅持續(xù)300ms),峰值輸出功率10kW,峰值回收功率12kW;48V EPK峰值扭矩60Nm,峰值輸出功率17kW,峰值回收功率19kW,性能較一代電機有明顯提升; 冷卻方式: BRM冷卻形式為風冷;48V EPK采用水冷散熱,逆變器和電機共用水道設(shè)計,達到減少水管連接,且機械結(jié)構(gòu)最小化的目的。
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電驅(qū)動開外掛 博格華納eBooster電子增壓
A:電源來驅(qū)動,單打雙打都可以 eBooster電子增壓器主要依靠48V電源系統(tǒng)為其供電(實際上現(xiàn)有12V電源也可以驅(qū)動,但是48V才是主流)。 eBooster電子增壓器可以單獨電驅(qū)動,也可以與廢氣渦輪增壓搭配使用(最高可達72000轉(zhuǎn),略低于常規(guī)廢氣渦輪增壓,遠高于機械增壓)。此外,P0、P2等混動系統(tǒng)下,驅(qū)動電機也是電子增壓器的好搭檔。 P2系統(tǒng)也可以和電子增壓器搭檔 Q2:有啥好處 A:增加扭矩易超車,節(jié)能也是把好手 通過此前的試驗,eBooster可以讓不同車型可以在2000轉(zhuǎn)以下增加30-40%的扭矩輸出,而且響應(yīng)時間也非常快,第二代產(chǎn)品只有230毫秒,比普通廢氣渦輪增壓靈敏得多,非常適合低速起步和急加速。 結(jié)合P0混動系統(tǒng)(能量回收,將在48V系統(tǒng)架構(gòu)下廣泛使用),不同車型可節(jié)油11-21%,非常可觀——要知道這是在原有系統(tǒng)變化不那么大的前提下達成的。 此外,對于開發(fā)工程師來說,電增壓技術(shù)還有一個好處就是可以在較高擋位上快速增壓提升動力輸出,這樣發(fā)動機的扭矩請求可以被很好滿足,變速箱不用反復降檔,匹配起來更省事了…… Q3:啥時候能用上? A:奔馳已經(jīng)有配備,自主也在開發(fā)中 奔馳M256(最新3.0直六)發(fā)動機已經(jīng)應(yīng)用了博格華納的電子增壓器,并在S級等車型上得到裝備。據(jù)悉,長城廣汽等自主品牌也有相關(guān)匹配計劃——不過由于成本(包括P0系統(tǒng))在1000-2000美元左右,普通車型直接搭載的成本還是略高一些,混動車型相對更容易消化這部分的成本。 采用eBooster電子增壓器的奔馳S500L 和其他增壓設(shè)備一樣,eBooster電子增壓器也會有水冷或者空氣/水冷接合散熱,整套系統(tǒng)未免維護設(shè)計,用戶大可不用擔心。 Q4:未來還有啥黑科技?
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區(qū)域控制器在新架構(gòu)中的作用解讀
它接收OTA更新,并根據(jù)需要將它們分發(fā)到車輛中的系統(tǒng)。它通過以太網(wǎng)與區(qū)域控制器連接,所以它可以向它們發(fā)送更新,而區(qū)域控制器可以更新連接到它們的其他ECU。 最終,當將網(wǎng)絡(luò)組織成可管理的區(qū)域時,星型拓撲是一種有效的方法,并且它可以支持選擇性喚醒。ADAS傳感器通信將通過一個獨立的網(wǎng)絡(luò)處理,該網(wǎng)絡(luò)基于TSN以太網(wǎng),通過一個單獨的星型拓撲網(wǎng)絡(luò)連接到CVC。當需要冗余時(L3或更高),ADAS傳感器網(wǎng)絡(luò)將形成兩個環(huán),環(huán)上的主要節(jié)點包括中央計算節(jié)點、CVC和區(qū)域控制器。雖然環(huán)形拓撲比星型拓撲稍微貴一些,但它可以可靠地提供故障操作性能。因此,它比支持L3或更高級別自動化的其他方法更劃算。 低壓升級至48V 區(qū)域控制器的另一個應(yīng)用是,它們簡化了向48V電氣架構(gòu)的遷移道路。這些架構(gòu)支持所謂的“輕度混合動力”車輛,能夠以30%的成本實現(xiàn)全混合動力系統(tǒng)70%的效益,并提高15%至20%的燃油經(jīng)濟性。因為它們的電壓仍然低于60V,不需要使用與高壓系統(tǒng)和全電動汽車相關(guān)的更昂貴的組件和線路。 這些48V系統(tǒng)越來越受歡迎,因為它們?yōu)槠嚬こ處熖峁┝嗽S多好處。例如,48V系統(tǒng)可以提高輕度混合動力汽車的自動啟動/停止功能的平穩(wěn)性——當車輛停止時自動關(guān)閉引擎,當司機抬起腳離開剎車時重新啟動引擎。類似地,它也允許OEM通過集成的電子渦輪提供性能提升。 向48V的轉(zhuǎn)變也解決了冷啟動過程中電壓下降的挑戰(zhàn)。如果汽車在環(huán)境溫度過低時啟動,12V電源的波動可能使電壓低至3V或4V。如果一個電子組件需要5V,這種波動會導致該組件復位。在過去,汽車架構(gòu)必須使用一個反向升壓電源來保持電壓。相比之下,使用48V系統(tǒng)則不會波動到足夠低的水平來重置這些組件,這意味著可以消除后升壓。
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區(qū)域控制器在新架構(gòu)中的作用有哪些?
如果一個電子組件需要5V,這種波動會導致該組件復位。在過去,汽車架構(gòu)必須使用一個反向升壓電源來保持電壓。相比之下,使用48V系統(tǒng)則不會波動到足夠低的水平來重置這些組件,這意味著可以消除后升壓。 目前的挑戰(zhàn)是,汽車上的大多數(shù)電子組件仍然是按照傳統(tǒng)的12V標準設(shè)計的。一些汽車工程師已經(jīng)采用了兩個獨立的系統(tǒng),它們各自使用自己的電池——一個是12V,用于那些傳統(tǒng)組件,另一個是48V,用于新的連接。 區(qū)域控制器簡化了體系結(jié)構(gòu)。在區(qū)域控制器架構(gòu)下,車輛只有一個48V電池源,并將電源分配給區(qū)域控制器。區(qū)域控制器配置為準備好的組件提供48V,并可以同時將電源降至12V,為未準備好的組件提供電源。 這種技術(shù)遷移的增量方法是區(qū)域控制器引人注目的原因。OEM可以實現(xiàn)節(jié)約成本和輕量化,同時也為未來智能汽車 架構(gòu)奠定必要的基礎(chǔ),使未來功能豐富、高度智能化的汽車成為可能。
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