汽车电子电气架构从12V提升至48V，带来那些好处？ 包括那些改变？

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汽车电子电气架构从12V提升至48V，带来那些好处？ 包括那些改变？

将传统汽车的电子电气架构电压从12V提升至48V，既有显著的优势，也需要对车辆的电子元器件和电气架构进行相应的调整。

一、提升电压至48V的好处：

1. 降低电流，提高效率：

   • 减少能量损耗：在相同功率下，电压提高一倍，电流减半。电流的减少降低了电阻损耗（I²R损耗），提高了能源利用效率。
   • 减轻线束重量：电流降低后，可以使用截面积更小的导线，减轻车辆重量，提升燃油经济性。

2. 支持更高功率的电气设备：

   • 满足高功率需求：48V系统能够更有效地驱动诸如电动涡轮增压器、主动悬挂系统和高级驾驶辅助系统等高功率设备。
   • 提升车辆性能：高功率设备的应用可以改善车辆的动力性能和驾驶体验。

3. 有利于混合动力技术的集成：

   • 轻度混合动力系统：48V电压适用于轻度混合动力系统，实现如启停技术、能量回收和电机辅助等功能，降低油耗和排放。
   • 成本效益：相比高压混合动力系统（如300V以上），48V系统成本更低，技术实现更简单。

4. 提高系统可靠性和安全性：

   • 稳定的电压供应：48V系统在负载变化时电压波动较小，提供更稳定的电源供应。
   • 安全性提升：电压低于60V，被认为是安全电压范围，减少了高压带来的安全风险。

5. 促进新技术应用：

   • 电气化趋势：随着车辆电气化程度的提高，48V系统为新技术的应用提供了更广阔的平台。
   • 减少排放：通过支持更高效的电气设备和混合动力技术，有助于减少尾气排放，符合环保法规。

二、需要改变的电子元器件和电气架构：

1. 电池系统：

   • 更换为48V电池：需要使用48V蓄电池，通常是锂离子电池，以满足能量密度和功率密度的要求。
   • 电池管理系统（BMS）升级：新的电压等级需要重新设计BMS，以监控和管理电池的性能和安全。

2. 电机和发电机：

   • 起动机/发电机：更换为48V兼容的起动机和发电机，或使用集成式起发电机（ISG），实现启动和发电一体化。
   • 辅助电动机：如电动助力转向、电动水泵，需要更换为适应48V电压的型号。

3. 电力电子设备：

   • DC-DC转换器：安装48V转12V的DC-DC转换器，为传统的12V设备供电，实现双电压系统的兼容。
   • 逆变器和整流器：需要重新设计，以适应新的电压等级和功率需求。

4. 线束和连接器：

   • 升级绝缘材料：电压提高后，绝缘要求也提高，需要使用耐高压的绝缘材料。
   • 重新设计线束：根据新的电流和电压要求，优化线束截面和布局。

5. 保险丝和继电器：

   • 更换为适配48V的元件：所有的保护和控制元件，如保险丝、继电器和断路器，需要适应新的电压和电流规格。

6. 控制模块和传感器：

   • ECU升级：电子控制单元需要确保在48V下正常运行，或通过降压模块供电。
   • 传感器适配：一些传感器可能需要调整或更换，以适应新的电压环境。

7. 照明和辅助系统：

   • 照明设备：如果现有的照明系统无法在48V下工作，需要更换为适配的LED照明，或通过DC-DC转换器供电。
   • 信息娱乐系统：需要确保这些系统能够在新的电压下安全运行，可能需要增加降压电路。

8. 安全和保护措施：

   • 绝缘监测：增加对电气系统的绝缘监测，防止漏电和短路。
   • 安全标准符合性：确保所有更改符合相关的汽车电子安全标准和法规。

总结：

将汽车电子电气架构从12V提升至48V，可以显著提高车辆的电气性能和能源效率，支持更多高功率的电气化功能，推动汽车技术的进步。然而，这需要对车辆的电气系统进行全面的评估和升级，确保所有元器件和系统都能够在新的电压等级下安全可靠地运行。同时，需要考虑成本、技术可行性和法规要求，综合权衡后实施升级方案。

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作者简介：https://shimo.im/docs/rp3OVwxle2fJn7Am/
上海徐汇
2024年9月15日

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