汽車(chē)行業(yè)新轉(zhuǎn)變，48V汽車(chē)電源將成為主流

　　新式的48V動(dòng)力傳動(dòng)技術(shù)由于具有油電混合動(dòng)力的優(yōu)點(diǎn)且降低了復(fù)雜度，可望為汽車(chē)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)重大變化。業(yè)界多家汽車(chē)元件供應(yīng)商正加速汽車(chē)內(nèi)部電源48V架構(gòu)的采用。這項(xiàng)稱(chēng)為48V的汽車(chē)動(dòng)力技術(shù)，結(jié)合了雙重電壓設(shè)置以及‘啟動(dòng)-停車(chē)’（start-stop）技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，能夠更有效率地?cái)X取汽車(chē)的煞車(chē)能源，為汽車(chē)中所需越來(lái)越多的電子負(fù)載提供更多功率，同時(shí)提高燃油效率，甚至可高達(dá)15%。

　　“我們認(rèn)為，在未來(lái)的十年內(nèi)，48V技術(shù)將發(fā)展成為一個(gè)重要的市場(chǎng)，”已經(jīng)開(kāi)發(fā)出48V產(chǎn)品的Johnson Controls公司產(chǎn)品管理策略副總裁Craig Rigby表示，“它可望成為在‘啟動(dòng)-停車(chē)’技術(shù)后普及于大眾市場(chǎng)消費(fèi)者的下一代技術(shù)?！?/p>

　　48V架構(gòu)最主要的需求來(lái)自于微型混合電力系統(tǒng)（Micro Hybrid）。因應(yīng)這項(xiàng)需求，美國(guó)Johnson Controls公司開(kāi)發(fā)出的采用雙電壓架構(gòu)的48V電壓鋰離子充電電池模組，其中內(nèi)建12V低電壓的鉛酸電池以及一個(gè)48V鋰離子電池單元。該系統(tǒng)可以提高15%的燃油經(jīng)濟(jì)性。德國(guó)英飛凌科技（Infineon Technologies）透過(guò)其高耐壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)IC打造出一款可支援48V電壓的馬達(dá)控制系統(tǒng)。

　　新興的汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)必須支援各種不同的儲(chǔ)能技術(shù)。

　　德國(guó)奧迪（Audi）在今年舉行的AABC上表示，該公司與BMW、戴姆勒（Daimler AG）和保時(shí)捷等多家汽車(chē)公司已決定從12V系統(tǒng)轉(zhuǎn)向48V系統(tǒng)了。這是因?yàn)?，傳統(tǒng)采用鉛酸電池的12V系統(tǒng)不支援100A以上的電流值，但今后車(chē)載電子系統(tǒng)必須可實(shí)現(xiàn)高達(dá)3kW的輸出功率。因此，Audi公司已經(jīng)計(jì)劃在原有的12V引擎以外加裝48V鋰離子充電電池模組，透過(guò)DC-DC轉(zhuǎn)換器連接48V鋰離子充電電池模組，可望使汽車(chē)可支援達(dá)130A的電流。

　　美國(guó)Continential公司則計(jì)劃使48V鋰離子充電電池模組實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。該公司已經(jīng)與電池廠商SK Innovation在今年1月攜手成立了合資公司──SK Continental E-motion，并開(kāi)發(fā)出10Ah電池模組。

　　A123 Systems也致力于開(kāi)發(fā)48V鋰離子充電電池模組。采用100V以上的鋰離子充電電池模組，雖然能使HEV大幅提高燃油效率，但專(zhuān)用元件和耐壓元件成本高。而48V鋰離子充電電池模組不但能提高10～15%的效率且具有高性?xún)r(jià)比。

　　恩智浦半導(dǎo)體（NXP Semiconductors）則以其FlexRay收發(fā)器系列支援汽車(chē)產(chǎn)業(yè)在未來(lái)的車(chē)型中采用48V供電電壓。NXP新型的48V FlexRay供電系統(tǒng)不僅提升原有的48V CAN收發(fā)器系列，且耐壓性能可達(dá)到+/-60V。

　　NXP開(kāi)發(fā)60V FlexRay收發(fā)器，支持汽車(chē)產(chǎn)業(yè)過(guò)渡至48V。

　　（來(lái)源：NXP Semiconductors）

　　在1990年代后期，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)高層原本談?wù)摰氖且豁?xiàng)被稱(chēng)為42V的技術(shù)。然而，經(jīng)過(guò)幾年的爭(zhēng)辯，42V已經(jīng)邁向終結(jié)了。然而，供應(yīng)商表示，新的48V技術(shù)與42V技術(shù)大不相同，它在燃油經(jīng)濟(jì)性方面提供了大躍進(jìn)。再者，如今的監(jiān)管環(huán)境已經(jīng)改變了，電池技術(shù)也大幅進(jìn)展。

　　獲得業(yè)界許多汽車(chē)電子供應(yīng)商支持的48V技術(shù)，其配置是要求傳統(tǒng)12V網(wǎng)路必須采用大部份汽車(chē)中使用的鉛酸電池。然而，它還額外增加了一層：48V鋰離子電池以及一個(gè)獨(dú)立的48V網(wǎng)路。12V網(wǎng)路處理傳統(tǒng)負(fù)載，如照明、點(diǎn)火、娛樂(lè)、音響系統(tǒng)與電子模組等。而48V系統(tǒng)則支持主動(dòng)式底盤(pán)系統(tǒng)、空調(diào)壓縮機(jī)，以及再生煞車(chē)系統(tǒng)等。

　　48V規(guī)格的關(guān)鍵之一在于鋰離子電池技術(shù)，這是當(dāng)年命運(yùn)多舛的42V系統(tǒng)無(wú)法具備的優(yōu)點(diǎn)。業(yè)界工程師們?yōu)?，鋰離子電池技術(shù)可提供較鉛酸化學(xué)電池更高3倍的能量密度。此外，“使用鋰離子電池也可帶來(lái)尺寸和重量方面的好處，”Rigby說(shuō)：“早在1990年代，我們就一直在尋找可結(jié)合3個(gè)鉛酸電池所能實(shí)現(xiàn)的電壓。”

　　更重要的是，48V鋰離子電池的充電性能更佳，使其可作為擷取再生煞車(chē)動(dòng)能的最佳備選技術(shù)?！斑@的確可歸結(jié)于再生煞車(chē)系統(tǒng)的概念──從車(chē)輛減速的過(guò)程中采集動(dòng)能，并把它存儲(chǔ)存在電池中?！?/p>

　　當(dāng)然，傳統(tǒng)的全混合動(dòng)力車(chē)也提供相同的功能，但它們通常使用非常高壓的電氣架構(gòu)以及高電壓電池。幾年前，豐田汽車(chē)（Toyota）的Prius斯采用了500V的電源架構(gòu)，而福特（Ford） Escape Hybrid混合動(dòng)力車(chē)采用了330V系統(tǒng)，Lexus混合動(dòng)力SUV可下。這些電壓使混合動(dòng)力車(chē)支援高達(dá)20千瓦（kW）的電力負(fù)載，相形之下，傳統(tǒng)的12V燃?xì)馄?chē)僅需1.5kW。其結(jié)果是，他們往往很輕鬆就因應(yīng)額外的電氣負(fù)載與特性，如前排座椅加熱、可加熱式擋風(fēng)玻璃、后避震器、最終則是電子空調(diào)、主動(dòng)底盤(pán)以及，線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

　　盡管如此，相較于采用傳統(tǒng)鉛酸電池的12V系統(tǒng)，48V架構(gòu)將可提供更多的能量，“它甚至還有潛力可望提升到10、11，甚至12kW的電平，”Rigby表示。

　　業(yè)界供應(yīng)商將48V供電架構(gòu)視為‘啟動(dòng)-停車(chē)’系統(tǒng)的一項(xiàng)補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)，而它事實(shí)上帶來(lái)了更大的補(bǔ)強(qiáng)效果。12V的‘啟動(dòng)-停車(chē)’系統(tǒng)可能會(huì)提高燃油效率5%，但48V的‘啟動(dòng)-停車(chē)’系統(tǒng)所提供的優(yōu)勢(shì)更達(dá)15%。

　　如果‘啟動(dòng)-停車(chē)’系統(tǒng)的成長(zhǎng)率可作為一項(xiàng)指標(biāo)，那么48V也有機(jī)會(huì)獲得普遍采用。在歐洲，今年生的的汽車(chē)中約有50%都將納入‘啟動(dòng)-停車(chē)’系統(tǒng)，而且這一數(shù)字還在不斷攀升中。Rigby表示，48V可望為消費(fèi)者帶來(lái)同樣的吸引力，然而，“這項(xiàng)技術(shù)最后也將回歸到經(jīng)濟(jì)效益的問(wèn)題──它的成本是多少？可帶來(lái)什么回報(bào)？燃料價(jià)格？這些問(wèn)題的答案將會(huì)決定這項(xiàng)48V技術(shù)能夠多快被采納。”