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  • 關(guān)于新能源汽車48V系統(tǒng)分析
    • 發(fā)布時間:2022-06-13 19:42:21
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    關(guān)于新能源汽車48V系統(tǒng)分析
    Technavio公司于前段時間發(fā)布了一份2017-2021年度新能源汽車48V系統(tǒng)全球市場的調(diào)研報告。據(jù)Technavio最新報道顯示,新能源汽車48V系統(tǒng)的全球市場在預(yù)測期(2017-2021)內(nèi)的復(fù)合年增長率(CAGR)激增89%。
    新能源汽車48V系統(tǒng)
    圖1 LV148規(guī)定的電壓范圍(from LV148)
    為什么會有48V系統(tǒng)?
    1988年SAE就提議把標(biāo)準(zhǔn)電壓提高到42V,由于汽車零部件替換的費用高昂,所以汽車企業(yè)沒有積極推進(jìn)實施。2011年Audi,BMW,Daimler,Porsche,Volkswagen共同提出48V系統(tǒng),并形成了48V系統(tǒng)規(guī)范LV148。
    無論42V還是48V,都是以60V的安全電壓為基準(zhǔn),因為60V以下的電壓不需要采取額外的安全防護(hù)措施。其實汽車12V系統(tǒng)至今已經(jīng)60多年,那為什么歐美的汽車企業(yè)要提出48V系統(tǒng)?
    可以將傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)上的高負(fù)載附件電動化,且支持更大功率的車載設(shè)備。
    工作電壓由12V提高至48V,損耗減小,線束線徑減小。
    相對于12V怠速啟停系統(tǒng),48V更節(jié)能。
    48V系統(tǒng)的優(yōu)點還有很多,但是完全由12V系統(tǒng)切換到48V系統(tǒng),代價比較大,因為要更換的電氣元件比較多。
    在2018年及以前,傳統(tǒng)主流節(jié)能技術(shù)在12V系統(tǒng)上能夠達(dá)到油耗目標(biāo)值要求,更換48V系統(tǒng)的需求較小;
    2018年以后,全面升級48V系統(tǒng)雖能提高節(jié)能效果,但是成本高昂,技術(shù)周期長,其未來的發(fā)展前景十分黯淡(中汽研)。基于以上原因,“12V 48V輕混系統(tǒng)”就受到了青睞。
    48V輕混系統(tǒng)構(gòu)架48V輕混系統(tǒng)簡單理解就是由BSG,48V蓄電池,12V蓄電池和DCDC變換器構(gòu)成,如圖2所示。
    新能源汽車48V系統(tǒng)
    圖2 48V輕混系統(tǒng)示意圖(from reference 1)
    圖3是Delphi的48V輕混系統(tǒng)。
    圖3 Delphi48V輕混系統(tǒng)
    新能源汽車48V系統(tǒng)
    圖4是AVL的48V輕混系統(tǒng)。
    圖4 AVL48V輕混系統(tǒng)
    新能源汽車48V系統(tǒng)
    48V輕混系統(tǒng)BOM成本下圖數(shù)據(jù)來自Infineon,在ICE上增加48V輕混系統(tǒng),電子元器件的BOM成本從$339增加到$415。
    但是在PHEV或者HEV中,由于增加了Inverter、DCDC和OBC,BOM成本增加了$370。不知道我們做的Inverter、DCDC、OBC能賣多少錢,不過嚴(yán)格的成本管控估計也是趨勢。
    From Infineon “Automotive conference Call”
    新能源汽車48V系統(tǒng)
    48V/12V DCDC
    48V輕混系統(tǒng)中有一個48V轉(zhuǎn)12V的DCDC模塊,一般來說,這個DCDC會采用Buck-Boost電路。
    ISL78226專門應(yīng)用于48V輕混系統(tǒng)的DCDC轉(zhuǎn)換器,6-Phase 12V/48V Bidirectional Synchronous PWM Controller。以下圖片來自ISL78226 datasheet。
    典型應(yīng)用電路如下圖所示,最多支持6相交錯控制。
    Multiphase Interleaving Control
    新能源汽車48V系統(tǒng)
    這種控制方法的優(yōu)勢很明顯,尤其是對于磁性器件。
    交錯控制使得電流紋波很小,從而減小了輸入電容和輸出電容。
    回路的等效電感更小,使得響應(yīng)速度更快。
    在大電流場合可以在每一相使用小電感代替整個大電感,無論在成本、體積還是重量等方面都會有優(yōu)勢。
    新能源汽車48V系統(tǒng)
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