關(guān)于新能源汽車(chē)48V系統(tǒng)淺析-KIA MOS管

Technavio公司于數(shù)日前發(fā)布了一份2017-2021年度新能源汽車(chē)48V系統(tǒng)全球市場(chǎng)的調(diào)研報(bào)告。據(jù)Technavio最新報(bào)道顯示，新能源汽車(chē)48V系統(tǒng)的全球市場(chǎng)在預(yù)測(cè)期（2017-2021）內(nèi)的復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）激增89%。

圖1 LV148規(guī)定的電壓范圍(from LV148)

為什么會(huì)有48V系統(tǒng)？

1988年SAE就提議把標(biāo)準(zhǔn)電壓提高到42V，由于汽車(chē)零部件替換的費(fèi)用高昂，所以汽車(chē)企業(yè)沒(méi)有積極推進(jìn)實(shí)施。2011年Audi，BMW，Daimler，Porsche，Volkswagen共同提出48V系統(tǒng)，并形成了48V系統(tǒng)規(guī)范LV148。

無(wú)論42V還是48V，都是以60V的安全電壓為基準(zhǔn)，因?yàn)?0V以下的電壓不需要采取額外的安全防護(hù)措施。其實(shí)汽車(chē)12V系統(tǒng)至今已經(jīng)60多年，那為什么歐美的汽車(chē)企業(yè)要提出48V系統(tǒng)？

可以將傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)上的高負(fù)載附件電動(dòng)化，且支持更大功率的車(chē)載設(shè)備。

工作電壓由12V提高至48V，損耗減小，線束線徑減小。

相對(duì)于12V怠速啟停系統(tǒng)，48V更節(jié)能。

48V系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)還有很多，但是完全由12V系統(tǒng)切換到48V系統(tǒng)，代價(jià)比較大，因?yàn)橐鼡Q的電氣元件比較多。

在2018年及以前，傳統(tǒng)主流節(jié)能技術(shù)在12V系統(tǒng)上能夠達(dá)到油耗目標(biāo)值要求，更換48V系統(tǒng)的需求較小；

2018年以后，全面升級(jí)48V系統(tǒng)雖能提高節(jié)能效果，但是成本高昂，技術(shù)周期長(zhǎng)，其未來(lái)的發(fā)展前景十分黯淡（中汽研）。基于以上原因，“12V 48V輕混系統(tǒng)”就受到了青睞。

48V輕混系統(tǒng)構(gòu)架48V輕混系統(tǒng)簡(jiǎn)單理解就是由BSG，48V蓄電池，12V蓄電池和DCDC變換器構(gòu)成，如圖2所示。

圖2 48V輕混系統(tǒng)示意圖(from reference 1)

圖3是Delphi的48V輕混系統(tǒng)。

圖3 Delphi48V輕混系統(tǒng)

圖4是AVL的48V輕混系統(tǒng)。

圖4 AVL48V輕混系統(tǒng)

48V輕混系統(tǒng)BOM成本下圖數(shù)據(jù)來(lái)自Infineon，在ICE上增加48V輕混系統(tǒng)，電子元器件的BOM成本從$339增加到$415。

但是在PHEV或者HEV中，由于增加了Inverter、DCDC和OBC，BOM成本增加了$370。不知道我們做的Inverter、DCDC、OBC能賣(mài)多少錢(qián)，不過(guò)嚴(yán)格的成本管控估計(jì)也是趨勢(shì)。

From Infineon “Automotive conference Call”

48V/12V DCDC

48V輕混系統(tǒng)中有一個(gè)48V轉(zhuǎn)12V的DCDC模塊，一般來(lái)說(shuō)，這個(gè)DCDC會(huì)采用Buck-Boost電路。

ISL78226專(zhuān)門(mén)應(yīng)用于48V輕混系統(tǒng)的DCDC轉(zhuǎn)換器，6-Phase 12V/48V Bidirectional Synchronous PWM Controller。以下圖片來(lái)自ISL78226 datasheet。

典型應(yīng)用電路如下圖所示，最多支持6相交錯(cuò)控制。

Multiphase Interleaving Control

這種控制方法的優(yōu)勢(shì)很明顯，尤其是對(duì)于磁性器件。

交錯(cuò)控制使得電流紋波很小，從而減小了輸入電容和輸出電容。

回路的等效電感更小，使得響應(yīng)速度更快。

在大電流場(chǎng)合可以在每一相使用小電感代替整個(gè)大電感，無(wú)論在成本、體積還是重量等方面都會(huì)有優(yōu)勢(shì)。

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