汽车行业新转变,48V汽车电源将成为主流

2013-09-16 20:59:36来源: 互联网
    新式的48V动力传动技术由于具有油电混合动力的优点且降低了复杂度,可望为汽车产业带来重大变化。业界多家汽车元件供应商正加速汽车内部电源48V架构的采用。这项称为48V的汽车动力技术,结合了双重电压设置以及‘启动-停车’(start-stop)技术的优势,能够更有效率地撷取汽车的煞车能源,为汽车中所需越来越多的电子负载提供更多功率,同时提高燃油效率,甚至可高达15%。

  “我们认为,在未来的十年内,48V技术将发展成为一个重要的市场,”已经开发出48V产品的Johnson Controls公司产品管理策略副总裁Craig Rigby表示,“它可望成为在‘启动-停车’技术后普及于大众市场消费者的下一代技术。”

  48V架构最主要的需求来自于微型混合电力系统(Micro Hybrid)。因应这项需求,美国Johnson Controls公司开发出的采用双电压架构的48V电压锂离子充电电池模组,其中内建12V低电压的铅酸电池以及一个48V锂离子电池单元。该系统可以提高15%的燃油经济性。德国英飞凌科技(Infineon Technologies)透过其高耐压马达驱动IC打造出一款可支援48V电压的马达控制系统。

  

  新兴的汽车传动系统必须支援各种不同的储能技术。

  德国奥迪(Audi)在今年举行的AABC上表示,该公司与BMW、戴姆勒(Daimler AG)和保时捷等多家汽车公司已决定从12V系统转向48V系统了。这是因为,传统采用铅酸电池的12V系统不支援100A以上的电流值,但今后车载电子系统必须可实现高达3kW的输出功率。因此,Audi公司已经计划在原有的12V引擎以外加装48V锂离子充电电池模组,透过DC-DC转换器连接48V锂离子充电电池模组,可望使汽车可支援达130A的电流。

  美国Continential公司则计划使48V锂离子充电电池模组实现标准化。该公司已经与电池厂商SK Innovation在今年1月携手成立了合资公司──SK Continental E-motion,并开发出10Ah电池模组。

  A123 Systems也致力于开发48V锂离子充电电池模组。采用100V以上的锂离子充电电池模组,虽然能使HEV大幅提高燃油效率,但专用元件和耐压元件成本高。而48V锂离子充电电池模组不但能提高10~15%的效率且具有高性价比。

  恩智浦半导体(NXP Semiconductors)则以其FlexRay收发器系列支援汽车产业在未来的车型中采用48V供电电压。NXP新型的48V FlexRay供电系统不仅提升原有的48V CAN收发器系列,且耐压性能可达到+/-60V。

  

  NXP开发60V FlexRay收发器,支持汽车产业过渡至48V。

  (来源:NXP Semiconductors)

  在1990年代后期,汽车产业高层原本谈论的是一项被称为42V的技术。然而,经过几年的争辩,42V已经迈向终结了。然而,供应商表示,新的48V技术与42V技术大不相同,它在燃油经济性方面提供了大跃进。再者,如今的监管环境已经改变了,电池技术也大幅进展。

  获得业界许多汽车电子供应商支持的48V技术,其配置是要求传统12V网路必须采用大部份汽车中使用的铅酸电池。然而,它还额外增加了一层:48V锂离子电池以及一个独立的48V网路。12V网路处理传统负载,如照明、点火、娱乐、音响系统与电子模组等。而48V系统则支持主动式底盘系统、空调压缩机,以及再生煞车系统等。

  48V规格的关键之一在于锂离子电池技术,这是当年命运多舛的42V系统无法具备的优点。业界工程师们为,锂离子电池技术可提供较铅酸化学电池更高3倍的能量密度。此外,“使用锂离子电池也可带来尺寸和重量方面的好处,”Rigby说:“早在1990年代,我们就一直在寻找可结合3个铅酸电池所能实现的电压。”

  更重要的是,48V锂离子电池的充电性能更佳,使其可作为撷取再生煞车动能的最佳备选技术。“这的确可归结于再生煞车系统的概念──从车辆减速的过程中采集动能,并把它存储存在电池中。”

  当然,传统的全混合动力车也提供相同的功能,但它们通常使用非常高压的电气架构以及高电压电池。几年前,丰田汽车(Toyota)的Prius斯采用了500V的电源架构,而福特(Ford) Escape Hybrid混合动力车采用了330V系统,Lexus混合动力SUV可下。这些电压使混合动力车支援高达20千瓦(kW)的电力负载,相形之下,传统的12V燃气汽车仅需1.5kW。其结果是,他们往往很轻鬆就因应额外的电气负载与特性,如前排座椅加热、可加热式挡风玻璃、后避震器、最终则是电子空调、主动底盘以及,线驱动系统。

  尽管如此,相较于采用传统铅酸电池的12V系统,48V架构将可提供更多的能量,“它甚至还有潜力可望提升到10、11,甚至12kW的电平,”Rigby表示。

  业界供应商将48V供电架构视为‘启动-停车’系统的一项补强技术,而它事实上带来了更大的补强效果。12V的‘启动-停车’系统可能会提高燃油效率5%,但48V的‘启动-停车’系统所提供的优势更达15%。

  如果‘启动-停车’系统的成长率可作为一项指标,那么48V也有机会获得普遍采用。在欧洲,今年生的的汽车中约有50%都将纳入‘启动-停车’系统,而且这一数字还在不断攀升中。Rigby表示,48V可望为消费者带来同样的吸引力,然而,“这项技术最后也将回归到经济效益的问题──它的成本是多少?可带来什么回报?燃料价格?这些问题的答案将会决定这项48V技术能够多快被采纳。”

关键字:汽车行业  转变  汽车  电源

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2013/0916/article_7902.html
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