48V 取代汽車電源中的12V需要什么？

幾十年來，12 V 汽車電源系統一直占據主導地位。然而，汽車制造商正在采取措施利用 48V 技術的強大功能來跟上引擎蓋下所有耗電子系統的步伐。這種新的動力水平可能是提高從電動助力轉向和主動懸架到自動駕駛系統等所有領域能源效率的關鍵。其中任何一個都可以消耗數千瓦的峰值負載。

以更高的電壓提供電力具有許多好處，包括更高的功率容量以及通過更薄、更輕和更低成本的布線更有效地分配電力的能力。汽車制造商也在推動將其汽車電源架構重新布線為 48 V，以降低電動汽車 （EV） 的成本和重量，電動汽車 （EV） 將依靠電池供電來驅動所有附件功能。提供更高的電流和電壓必將有利于再生制動、輔助充電的電池預處理以及電動汽車中的其他功能。

但 Molex 表示，它仍處于向 48 V 技術過渡的復雜且昂貴的非常早期階段，該公司最近發布了一份關于新興電源標準的現狀報告。其中一個問題是，從電力電子元件到連接器和電纜，所有部件都必須進行大修，以應對 48 V 的更高電壓。最重要的是，工程師還必須解決將所有這些部件集成到現有 12 V 電源網絡中的困難，以便不僅最大限度地提高性能，而且最大限度地提高安全性和可靠性。

Molex 的分銷業務開發經理兼公司 48 V 專家之一 Kirk Ulery 與 Electronic Design 討論了 48 V 的困難以及如何解決這些困難（觀看上面的視頻）。

通往 48 V 的穩健而漫長的道路

特斯拉是少數幾家充分利用 48 V 電源的公司之一，從 CyberTruck 開始，它完全消除了傳統的 12 V 電源網絡，轉而采用其全 48 V 配置。雖然這可能是其他汽車制造商的最終目標，但這些公司將希望花更多時間來更換其汽車中的所有 12-V 系統，這些系統已經過嚴格的可靠性和安全性測試。用 48 V 部件替換它們并將其連接到車輛中需要大量的工程和測試，并且成本可能會增加。

因此，48 V 可能需要十多年的時間才能取代 12 V 成為配電的行業標準。隨著技術轉變的進行，Ulery 敦促各公司聯合起來推出標準設計和模塊化組件，以處理 48 V 的更高電壓要求。這對于降低成本和制造復雜性至關重要，因為成本與制造復雜性會阻礙汽車中的任何新技術。在短期內，大多數公司將繼續使用 12 V 電源系統，因為更換 12 V 電源系統的成本或復雜性仍然太高。

為了彌合 48 V 和 12 V 之間的差距，許多公司都專注于將車輛劃分為幾個不同區域的區域架構，每個區域都有單獨的電源。這使它們能夠更靈活地隨著時間的推移逐步采用 48 V 組件，同時在必要時節省 12 V 系統。電源管理的本地控制不僅會提高電源效率，還可以降低可能危及系統可靠性的復雜性。盡管如此，工程師必須確保所有這些更改都與傳統的 12-V 總線兼容。

存在不同的電壓水平（EV 動力總成的高壓、高級功能的 48 V 和其他輔助系統的 12 V）需要 DC-DC 轉換器來控制不同區域之間的功率流。權衡是，這些電力電子設備會增加汽車內部布線的復雜性，并成為潛在的故障點。在電動汽車中，其中一個 DC-DC 轉換器還可以模擬 48 V 電池，將來自主電池組的 400 V 或 800 V 轉換為為動力總成供電的 48 V 電池，供附件功能使用。

利用 48 V 克服其他挑戰

除了在引擎蓋下集成 48 V 電源系統的問題外，工程師還努力應對與更高電壓水平相關的其他挑戰，這些挑戰也可能導致更高的電磁干擾 （EMI）。另一個問題是熱管理。例如，工程師必須為 48 V 組件（包括電池和電力電子設備）采用更高效的冷卻系統，以防止過熱并延長其使用壽命。

Ulery 表示，該公司還在升級其汽車級連接器，以適應 48 V 的未來。新的電力標準可能需要對耐熱塑料和特殊金屬合金的材料進行創新，以提高絕緣性、導電性和整體耐用性。

此外，連接器中的觸點將進行重新設計，以降低接觸電阻并提高其電流處理能力。他說，為了獲得更高的可靠性，可能還需要更大的接觸面積和更緊密的鎖定機構和連接器外殼的密封。

目前市場上的一種產品是 Molex 的 MX150 中壓連接器系統。它可以處理高達 60 V 的電壓，支持使用更細、更輕的電線，以減輕重量和成本，同時提供 48 V 的高性能。