在最近與汽車制造商的對(duì)話中，48V 低壓軌被頻繁提及。但為什么是現(xiàn)在？48V 系統(tǒng)并不是新事物。多年來，其一直在幫助提高輕度混合動(dòng)力電動(dòng)車輛 (MHEV) 的效率和性能。
首先,下圖突出了48V在MHEV中應(yīng)用的主要系統(tǒng)變化。傳統(tǒng)車輛與輕度混合動(dòng)力之間的最明顯區(qū)別是增加了一個(gè)48伏電池。
48伏架構(gòu)
電動(dòng)啟動(dòng)機(jī)- 最初安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶上的（皮帶啟動(dòng)發(fā)電機(jī)（BSG））
AC/DC轉(zhuǎn)換器 改變從啟動(dòng)發(fā)電機(jī)流向和來自啟動(dòng)發(fā)電機(jī)的電流
48伏鋰離子電池包括電池控制器進(jìn)行調(diào)節(jié)）- 提供額外的電力處理耗電的應(yīng)用程序
DC/DC轉(zhuǎn)換器 新48伏系統(tǒng)和現(xiàn)有12伏系統(tǒng)之間的橋梁
12伏鉛酸電池- 用于發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)的好舊電池和建立的12伏系統(tǒng)
電氣增壓器- 消除傳統(tǒng)渦輪增壓器的渦輪滯后限制并提供提升到發(fā)動(dòng)機(jī)
在48伏輕混動(dòng)系統(tǒng)中，電動(dòng)啟動(dòng)機(jī)，也稱為皮帶啟動(dòng)發(fā)電機(jī)（BSG），是一個(gè)關(guān)鍵的組件。它最初安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的皮帶上，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的快速啟動(dòng)，還能在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)為電池充電，以及在需要時(shí)為車輛提供額外的動(dòng)力支持。
AC/DC轉(zhuǎn)換器在這個(gè)系統(tǒng)中扮演著重要角色，它負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)換啟動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電為直流電，以便為48伏鋰離子電池充電。這種轉(zhuǎn)換不僅提高了能源效率，還確保了電池能夠有效地儲(chǔ)存和釋放能量。
48伏鋰離子電池，配合電池控制器，為車輛提供了強(qiáng)大的電力支持，尤其是在處理高耗能應(yīng)用程序時(shí)，如空調(diào)系統(tǒng)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向等。電池控制器負(fù)責(zé)監(jiān)控和調(diào)節(jié)電池的充電狀態(tài)，確保其性能和壽命的最佳平衡。
DC/DC轉(zhuǎn)換器則是連接新舊系統(tǒng)的關(guān)鍵橋梁。它將48伏電池的電源轉(zhuǎn)換為12伏，以供車輛原有的12伏系統(tǒng)使用。這種轉(zhuǎn)換確保了車輛的傳統(tǒng)電氣系統(tǒng)能夠與新的48伏系統(tǒng)無縫集成，共同工作。
12伏鉛酸電池，作為我們熟悉的組件，繼續(xù)在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)時(shí)發(fā)揮作用，并支持車輛原有的12伏電氣系統(tǒng)。它的存在確保了車輛的可靠性和穩(wěn)定性。
電氣增壓器的引入，則是為了消除傳統(tǒng)渦輪增壓器的渦輪遲滯現(xiàn)象，提供更加迅速和靈敏的加速體驗(yàn)。它通過為發(fā)動(dòng)機(jī)提供即時(shí)推動(dòng)力，改善了車輛的動(dòng)力性能，同時(shí)也能提高燃油效率。
總的來說，這些組件的集成不僅提升了車輛的能效和動(dòng)力性能，還確保了駕駛的平順性和舒適性，為駕駛者帶來了更加先進(jìn)和愉悅的駕駛體驗(yàn)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，48伏輕混動(dòng)系統(tǒng)有望成為未來汽車的標(biāo)準(zhǔn)配置，引領(lǐng)汽車行業(yè)向更高效、更環(huán)保的方向發(fā)展。
48伏電池的主要目的是提供高耗電應(yīng)用所需的額外功率，同時(shí)減少整個(gè)系統(tǒng)的電流。這種巧妙的設(shè)計(jì)允許使用更小的電纜橫截面積，大幅減少當(dāng)今高端汽車中4公里以上電線的銅用量。因此，實(shí)現(xiàn)了顯著的重量和成本降低。輕度混合動(dòng)力的其他顯著不同因素是新的48伏模塊，如電動(dòng)起動(dòng)發(fā)電機(jī)、電動(dòng)增壓器和DC/DC轉(zhuǎn)換器。后者簡(jiǎn)單地將48伏電池功率轉(zhuǎn)換為支持車輛中已建立的12伏應(yīng)用。與傳統(tǒng)的12V鉛酸電池的化學(xué)性質(zhì)不同，這種48V電池是基于鋰的，以提供更高的重量和體積能量密度。由此產(chǎn)生的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在插圖中被稱為輕度混合動(dòng)力。
12V/48V輕度混合動(dòng)力在某些方面是一種折衷，但與許多折衷不同，這是一種提供許多即時(shí)優(yōu)勢(shì)和有利的成本、效益和回報(bào)比的折衷。（來源：德爾福技術(shù)）
根據(jù)上圖可知，在未來的汽車技術(shù)領(lǐng)域，48伏輕混動(dòng)系統(tǒng)正迅速成為一股不可忽視的力量。據(jù)預(yù)測(cè)，到2025年，全球每售出的10輛汽車中，就將有1輛采用48伏輕混動(dòng)技術(shù)。這一變革性的系統(tǒng)不僅將扭矩提升超過50%，還助力汽車制造商滿足日益嚴(yán)格的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放標(biāo)準(zhǔn)。
48伏系統(tǒng)的核心在于其強(qiáng)大的重載能力。這套系統(tǒng)專門設(shè)計(jì)用于支持空調(diào)、發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇等高功耗部件，同時(shí)能夠在啟動(dòng)時(shí)迅速加熱車廂和催化轉(zhuǎn)換器。其關(guān)鍵組件包括48伏鋰離子電池、AC/DC轉(zhuǎn)換器，以及嵌入到發(fā)動(dòng)機(jī)管理控制器中的混合控制軟件。這些組件的協(xié)同工作，使得48伏系統(tǒng)能夠在汽車起飛時(shí)提供更強(qiáng)勁的動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)12伏系統(tǒng)更快、更平滑的加速，同時(shí)顯著節(jié)省燃料。
與此同時(shí)，改進(jìn)的12伏系統(tǒng)也在發(fā)揮著重要作用。這套系統(tǒng)擁有傳統(tǒng)12伏系統(tǒng)的四倍電力，能夠提供智能駕駛體驗(yàn)，提升整體效率，并為眾多配件如主動(dòng)安全系統(tǒng)和互聯(lián)娛樂系統(tǒng)提供電力。DC/DC轉(zhuǎn)換器是其中的關(guān)鍵，它通過48伏電池從混合發(fā)電機(jī)獲取電力，確保12伏電池始終保持充電狀態(tài)。此外，12伏電池和12伏電氣分配中心也是該系統(tǒng)不可或缺的部分。
這兩套系統(tǒng)的結(jié)合，不僅預(yù)示著汽車行業(yè)在能源效率和環(huán)保性能上的重大進(jìn)步，也為駕駛者帶來了更加強(qiáng)勁、智能和舒適的駕駛體驗(yàn)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和成本的降低，48伏輕混動(dòng)系統(tǒng)有望在未來幾年內(nèi)成為汽車市場(chǎng)的主流配置。
在這種創(chuàng)新的汽車電源架構(gòu)中，48伏電池遵循著業(yè)界擬議的汽車標(biāo)準(zhǔn)LV148的指導(dǎo)原則，作為對(duì)傳統(tǒng)12伏鉛酸電池的補(bǔ)充。這種組合式的電源設(shè)計(jì)充分利用了兩套電池系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，其中12伏電池提供3千瓦的功率等級(jí)。這種設(shè)計(jì)理念的核心在于，兩種電池及其配電電纜將協(xié)同工作，根據(jù)不同的需求提供電力。
具體來說，12伏電池和配電系統(tǒng)將負(fù)責(zé)為車輛的點(diǎn)火系統(tǒng)、照明以及信息娛樂系統(tǒng)等關(guān)鍵功能提供穩(wěn)定的電力。這些系統(tǒng)對(duì)于車輛的日常運(yùn)行至關(guān)重要，因此12伏電池確保了這些功能的高效和可靠運(yùn)作。
另一方面，48伏電池及其配電系統(tǒng)則承擔(dān)著更為高功率的負(fù)載。這包括支持底盤控制系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、主動(dòng)或可調(diào)懸掛系統(tǒng)，以及儲(chǔ)存再生制動(dòng)能量等功能。此外，48伏系統(tǒng)還負(fù)責(zé)為電動(dòng)增壓器和渦輪等高性能部件提供動(dòng)力。這些功能通常需要更高的電力輸出，而48伏電池正好能夠滿足這些需求。
通過這種智能的電力分配方式，汽車能夠更高效地利用能源，同時(shí)在確保所有系統(tǒng)正常運(yùn)行的同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)更高的性能和更好的燃油經(jīng)濟(jì)性。這種先進(jìn)的電源管理策略，不僅提升了車輛的智能化和環(huán)保性能，也為駕駛者帶來了更加舒適和便捷的駕駛體驗(yàn)。隨著汽車行業(yè)對(duì)能效和性能的不斷追求，這種48伏與12伏電池相結(jié)合的電源系統(tǒng)有望成為未來汽車的標(biāo)準(zhǔn)配置。
下圖展示了12V和48V系統(tǒng)的組合，其中48V系統(tǒng)增強(qiáng)了12V系統(tǒng)，以支持更高的功率需求。（來源：德爾福技術(shù)）
雙電壓輕度混合動(dòng)力系統(tǒng)會(huì)將電壓軌和可用功率分配給從效率和操作角度來看最合理的功能。（來源：德爾福技術(shù)）
依據(jù)上圖可知：48伏系統(tǒng)的核心組件包括：
交流/直流轉(zhuǎn)換器：它負(fù)責(zé)將交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電流轉(zhuǎn)換為直流電，以便為48伏鋰離子電池充電。
48伏鋰離子電池：在每次停車和啟動(dòng)過程中，它都會(huì)進(jìn)行充電和放電，有效地儲(chǔ)存和釋放能量。
電池控制器：它精確調(diào)節(jié)電池的充電狀態(tài)，確保電池性能和壽命的最佳平衡。
電力分配盒：內(nèi)置保險(xiǎn)絲，確保電力安全、高效地分配至整個(gè)系統(tǒng)。
此外，系統(tǒng)還包括一個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)，它不僅負(fù)責(zé)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，還幫助汽車啟動(dòng)，并在制動(dòng)過程中為電池充電，從而回收能量。這一過程大大提高了能源的使用效率。
混合控制器作為整個(gè)系統(tǒng)的大腦，負(fù)責(zé)指揮發(fā)動(dòng)機(jī)的停止和啟動(dòng)，并指導(dǎo)電機(jī)/發(fā)電機(jī)在何時(shí)充電電池或推動(dòng)汽車。這種智能控制確保了車輛在各種駕駛條件下的最優(yōu)性能。
增壓器在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)提供助力，有效消除了渦輪遲滯，提升了加速性能和平順性。
為了支持傳統(tǒng)的12伏系統(tǒng)，48伏系統(tǒng)還包括一個(gè)直流/直流轉(zhuǎn)換器，將48伏電池的電源轉(zhuǎn)換為12伏，供附件使用。12伏電池，作為我們熟悉的組件，繼續(xù)支持如中控臺(tái)、電動(dòng)座椅和窗戶傳感器等傳統(tǒng)電氣設(shè)備。12伏電氣分配中心則負(fù)責(zé)將這些電力分配到各個(gè)12伏電氣設(shè)備，確保車輛的傳統(tǒng)系統(tǒng)與新的48伏系統(tǒng)無縫集成，共同工作。
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