48伏電氣系統(tǒng)為汽車業(yè)帶來革新

由于排放法規(guī)的實施迫使汽車制造商尋求有效降低汽車碳排放量的方法,因此當今許多汽車及其內(nèi)燃機正在面臨轉(zhuǎn)型。

它們配備了高級先進的安全功能、具有音樂廳般的音響系統(tǒng)、加熱座椅以及可隨動轉(zhuǎn)向以照亮黑暗彎道的前照燈,儼然成為了汽車業(yè)的高科技奇跡。

這些技術中的許多奇跡都依賴并消耗車輛電能。

“一個12伏的電氣系統(tǒng)可提供約300安培的電流,峰值時約為600安培,勉強能為牽引電機和制動系統(tǒng)供電提供所需能量,更不用說提供驅(qū)動現(xiàn)代信息娛樂系統(tǒng)和半自主安全功能所需要的能量負載了?！必撠煿净旌蟿恿?、電動汽車和動力總成系統(tǒng)工程團隊的Karl-Heinz Steinmetz說道:“這就需要邁出變革性的一步?！?/p>

 閱讀我們的白皮書《在雙電池汽車系統(tǒng)中橋接 12V 和 48V 電壓》。 

這一顛覆性的變革正是48伏電氣系統(tǒng)。汽車動力驅(qū)動架構的這一進步滿足了如今高耗能汽車更高的電力需求。功率增加還可以使內(nèi)燃機更有效地運轉(zhuǎn),以幫助制造商更快地滿足排放法規(guī)要求。

業(yè)內(nèi)很多制造商已接受這一變革。各汽車品牌制造商正在推出具有啟停技術的輕度混合動力汽車。該技術可使發(fā)動機在汽車滑行、制動或停止時暫時關閉,然后迅速重新啟動,并由新系統(tǒng)提供部分動力。低端輕度混合動力汽車制造商今年將緊隨其后,效仿采用這一技術。與傳統(tǒng)的混合動力汽車不同,輕度混合動力汽車(也稱為電池輔助混合動力汽車)中的電機用于補充內(nèi)燃機,不單獨為汽車提供動力。

除了減少有害廢氣排放并提高燃料經(jīng)濟性外,由48伏電氣系統(tǒng)實現(xiàn)的功率增加還滿足了消費者對具有高科技信息娛樂、便捷性和輔助駕駛安全功能汽車的日益增長的需求。一些48伏電氣系統(tǒng)制造商稱,可節(jié)省多達20%的燃油。(1)到2025年,二氧化碳的排放量可減少30%。(2)

通過對這些系統(tǒng)的創(chuàng)新,汽車制造商可以在不影響動力、性能和駕駛安全性的前提下,滿足更嚴苛的全球燃油經(jīng)濟性和排放標準,構建一個空氣更清新、道路更安全的世界。

Karl-Heinz Steinmetz

賦能動力總成及更多系統(tǒng)

傳統(tǒng)的12伏電氣系統(tǒng)使用常規(guī)的鉛酸電池和交流發(fā)電機為不斷增加的各種耗能功能提供電能,如車內(nèi)外照明、半自動防撞和車道偏移安全功能以及提供車載音頻和視頻的軟硬件。

48伏系統(tǒng)可更多的處理這些功率負載?，F(xiàn)代汽車中的驅(qū)動渦輪增壓器、空調(diào)壓縮機、主動懸架系統(tǒng)、冷卻液泵、機油泵和轉(zhuǎn)向助力泵運行所需能量由電氣系統(tǒng)提供,而非由以往為內(nèi)燃機提供動力的曲軸皮帶輪和皮帶傳動提供。

通過從以前由產(chǎn)生二氧化碳的發(fā)動機驅(qū)動系統(tǒng)過渡到由48 伏電氣系統(tǒng)電流驅(qū)動的系統(tǒng),可使用更小尺寸的發(fā)動機。

Karl-Heinz表示:“這使您可以縮小內(nèi)燃機的尺寸,將六缸車減小為四缸車大小,從而提高燃油效率并降低二氧化碳排放量?！?/p>

在技術層面,從12伏切換到48伏所需的結構性改造并不大,但是即使增加了更高的電壓系統(tǒng),汽車制造商仍在努力確保這種調(diào)整能保持長期韌性。在48伏系統(tǒng)中,由發(fā)電機而非12伏系統(tǒng)中使用的交流發(fā)電機對來自發(fā)動機的動力進行轉(zhuǎn)換。此外,還需要48伏大容量鋰基電池和再生制動系統(tǒng)。通過再生制動或恢復制動,發(fā)電機將汽車減速時損耗的動能轉(zhuǎn)換為電能,存儲在 48伏大容量電池中。

Karl-Heinz表示:“通過再生制動,當駕駛員從交通信號燈處由停車變?yōu)榧铀傩旭倳r,所存儲的能量將被用于推動車輛前行,從而實現(xiàn)比通常情況下更快的速度。一些48伏電氣系統(tǒng)還會在車輛滑行或停車時關閉發(fā)動機,從而提高燃油效率并降低排放。”

汽車的HVAC系統(tǒng)也將從中受益。Karl-Heinz表示,許多駕駛員抱怨采用12伏系統(tǒng)的汽車停下時,暖通空調(diào)系統(tǒng)就會斷電。

他表示采用48伏系統(tǒng)的汽車不會發(fā)生這種情況,儲存的能量可隨時用于為車窗除霜并更快地加熱座椅。

越來越多的制造商正在使用新型紅外發(fā)熱板,直接為乘客供熱,而不會浪費電能來加熱汽車的其余部分。這類似于為乘客多穿一件衣服來保暖,而不是將恒溫器溫度調(diào)高。

Karl-Heinz表示:“紅外發(fā)熱板的挑戰(zhàn)在于每個座椅需要約500瓦功率,這給12伏電氣系統(tǒng)帶來了很大壓力。48 伏系統(tǒng)不會出現(xiàn)這種情況?！?/p>

未來汽車的核心系統(tǒng)

對于具有較高自主性和駕駛員輔助功能的車輛,當今 12 伏電氣系統(tǒng)遠不能提供車載計算機分析和處理傳感器和攝像頭數(shù)據(jù)所需的能量。

“每臺車載計算機預計將消耗約一千瓦到兩千瓦的電力,這會讓 12 伏系統(tǒng)的功率消耗殆盡,”Karl-Heinz 說道,無論未來的自主駕駛汽車是混合動力汽車還是純電動汽車,它們都需要48伏系統(tǒng)來承受高耗能的負載?！?/p>

許多汽車制造商正在將起動器和發(fā)電機、直流/直流轉(zhuǎn)換器和電池管理等系統(tǒng)以及HVAC壓縮機、正溫度系數(shù)加熱器和接線盒之類的車身電子器件轉(zhuǎn)換為48伏系統(tǒng)。此外,氮化鎵在車載充電效率和功率密度、精密電流感應、無線電池管理系統(tǒng)技術以及隔離和電源管理方面的進步都有助于減輕汽車重量,并減少驅(qū)動汽車形勢所需的動力。

Karl-Heinz表示:“電動汽車系統(tǒng)將成為未來汽車的核心系統(tǒng),為實現(xiàn)道路更安全和空氣更清潔提供所需動力?！?/p>