欧洲大力推行、美日表现冷淡，汽车48V系统到底有多大魅力

随着国家对车辆油耗和排放标准的进一步提高，节能减排成为个汽车企业需要共同面对的课题。48V系统具有投入低、节能减排明显的特点，能够明显提高车载电源功率，成为近期汽车行业研究的热点。本文将以汽车48V系统的发展和应用着手，简单为大家呈现48V系统现状和未来趋势。

1.48V系统的发展和背景轿车电气平台发展历程

1970前--1970s

6V系统--12V系统

推动1：电气化部件大量集成

推动2：6V系统不能满足车用电器功率要求

结果：车用电气平台升级

1990s--42V系统构思

目的：应对未来汽车电气化趋势(寻求3倍以上的电压)

主要参与者：美国

标准：SAE会议进行了一定讨论

结果：失败，但某些部件保留42V电压

42V系统失败原因

- 完全的架构革命，需要车内所有电子元件进行革新

- 成本产出不理想，市场无法接受

- 未能带来理想的节能效果

- 12V架构调制良好，且取得了一系列节能方面的进展

2000s--12V系统

回归12V系统

启停技术出现

2010s-48V系统提出

推动1：欧洲2020年95g/km法规压力

推动2：启停技术将12V系统承载能力推到极限

主要参与者：德国

标准：48V系统标准LV148

2010后-48V系统整合完善

- 通过DC/DC转换器，将48V系统集成在原有12V系统上，避免了革命性的变更

- 48V/12V双总成电压技术的积累

- 锂电池和超级电容的出现是48V技术发展的契机

- 节油效果明显(NEDC工况10%-15%)

严格的节能法规推动48V系统发展

到2020年，各国CO2排放法规都限定在100g/km左右。欧洲在节能控制方面一直走在前面，美国、中国逐渐赶上。

车用电器的不断集成推动48V系统发展

12V系统所能提供的功率极限在3kw-4kw；

通过不断降低已有电气装备的功率需求，可以满足一定量的新电器装备集成；

加入功率需求较大的电气装备(如启停系统)后，12V系统承载能力达到极限，需要新电气平台的构建。

混合动力汽车的发展促进48V系统的应用

为什么选择48V系统

48V系统具有较大节能潜力

开发低压系统收效很小，电压过高则成本和法规无法接受，48V是最好选择

2.48V系统架构与原理

现阶段48V系统架构

利用DC/DC转换装置，实现电气系统12V/48V双电压架构，分别驱动不同元件。

48V系统在混合动力汽车上的应用

在混合动力汽车上搭载48V系统，通过两个DC/DC转换器，形成12V-48V-HEV电气系统架构；

普通混合动力汽车的电气架构是12V-HEV模式，通过DC/DC转换器直接联通12V系统和HEV高压系统。

由12V/48V双电压系统到48V单电压系统

随着48V系统不断推广，汽车电气系统将逐渐由12V/48V双电压系统过渡到48V单电压系统，以满足车用电器的功率需求和电气系统架构简单化需求。从某种层面上讲，48V系统是过渡系统，随着EV和FCV的发展，高电压电气系统会不断投入应用。

48V系统的节能原理

48V系统可以为更多先进节能技术提供集成平台的基础，从而达到节能效果。而48V承载功率提升到15kw左右，可提供更多减排技术的集成。

在目前的12V系统下，启停技术的应用已经达到极限(功率为3kw)，无法集成其他高功率消耗的节能技术。而在48V系统下，随着各种先进节能技术的应用，可达到10%-15%的节油效果。

由于48V系统通电电流位12V系统的1/4，所以等功率下的功率损失较12V系统减少也非常可观，功率损失是12V系统的1/16。更低的功率损失，电气系统的总体效率大大提升，解除了功率限制，可以对车用电器进行更精细的控制，提升其性能。

另一方面，48V系统可以提供诸如能量回收系统、自动启停系统等更多的功能集成，满足人们越来越高的需求。同时，锂电池充放电性能更佳，启停系统的应用效果更好。

另一方面，更低的电流意味着可以应用更细的导线，对整车的轻量化设计促进效果明显。

3. 48V系统技术挑战与设计建议

安全电压控制

由奥迪、宝马、戴姆勒、保时捷和大众物价德国厂商与2011年制定的LV148标准中，电子元件正常工作电压为36V-52V，高于60V的电压被严格禁止，为了达到这一限值标准，设定了54V和52V电压限制，以留出电压波动区域。

能量管理的挑战

在能量管理方面，该系统也面临着能量转换、能量储备和能量流动以及效率和稳定性的问题。

电弧放电

在并联电路中，当能量达到2900J，两条通电线路之间有很小的接触的时候容易发生电弧放电。

在串联电路中，当在48V电路工作中进行热插拔时，也会发生电弧放电。

目前并联的电弧放电智能通过合理的电路设计来避免，串联电弧放电需要在