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48伏電氣系統為汽車業帶來革新

作者:TI(德州儀器)時間:2020-06-11來源:電子產品世界收藏

由于排放法規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燃機正在面臨轉型。

本文引用地址:http://www.mzugvc.icu/article/202006/414130.htm

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、加熱座椅以及可隨動轉向以照亮黑暗彎道的前照燈,儼然成為了汽車業的高科技奇跡。

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供電提供所需能量,更不用說提供驅動現代信息娛樂系統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工程團隊的Karl-Heinz Steinmetz說道:“這就需要邁出變革性的一步?!?/p>

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 閱讀我們的白皮書《在雙電池汽車系統中橋接 12V 和 48V 電壓》。 

這一顛覆性的變革正是48伏電氣系統。汽車動力驅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燃機更有效地運轉,以幫助制造商更快地滿足排放法規要求。

業內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濟性外,由48伏電氣系統實現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伏電氣系統制造商稱,可節省多達20%的燃油。(1)到2025年,二氧化碳的排放量可減少30%。(2)

通過對這些系統的創新,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濟性和排放標準,構建一個空氣更清新、道路更安全的世界。

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Karl-Heinz Steinmetz

賦能動力總成及更多系統

傳統的12伏電氣系統使用常規的鉛酸電池和交流發電機為不斷增加的各種耗能功能提供電能,如車內外照明、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伏系統可更多的處理這些功率負載?,F代汽車中的驅動渦輪增壓器、空調壓縮機、主動懸架系統、冷卻液泵、機油泵和轉向助力泵運行所需能量由電氣系統提供,而非由以往為內燃機提供動力的曲軸皮帶輪和皮帶傳動提供。

通過從以前由產生二氧化碳的發動機驅動系統過渡到由48 伏電氣系統電流驅動的系統,可使用更小尺寸的發動機。

Karl-Heinz表示:“這使您可以縮小內燃機的尺寸,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,汽車制造商仍在努力確保這種調整能保持長期韌性。在48伏系統中,由發電機而非12伏系統中使用的交流發電機對來自發動機的動力進行轉換。此外,還需要48伏大容量鋰基電池和再生制動系統。通過再生制動或恢復制動,發電機將汽車減速時損耗的動能轉換為電能,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為加速行駛時,所存儲的能量將被用于推動車輛前行,從而實現比通常情況下更快的速度。一些48伏電氣系統還會在車輛滑行或停車時關閉發動機,從而提高燃油效率并降低排放?!?/p>

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

他表示采用48伏系統的汽車不會發生這種情況,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高。

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

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未來汽車的核心系統

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

“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電機、直流/直流轉換器和電池管理等系統以及HVAC壓縮機、正溫度系數加熱器和接線盒之類的車身電子器件轉換為48伏系統。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,并減少驅動汽車形勢所需的動力。

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




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