行使48V漫衍式电源架构办理汽车电气化困难

轿车、卡车、公交车及摩托车制造商都在快速为其车辆实现电气化，以进步内燃机的燃油服从，镌汰二氧化碳排放。电气化选择许多，但大大都制造商都没有选择完全殽杂动力总成，而是选择 48 伏轻度殽杂动力体系。轻度殽杂动力体系除了有传统 12V 电池之外，还新增了一款 48V 电池。

这可增进 4 倍的电量 (P = V I)，用于催化式排气净化器等重负荷。48V 体系可为殽杂动力动员机供电，在节减燃油的同时，更快、更安稳的加快，以进步车辆机能。特另外电源不只可为转向、刹车以及悬架体系提供支持，并且还可增进新的安详、娱乐及舒服特征。

引入 48 伏轻度殽杂动力体系，一旦完成计划，会有很大的上风。降服对恒久存在的 12 伏供电收集 (PDN) 举办改革的踌躇大噶?鲱大的挑衅。改变供电凡是必要必需举办大量测试的新技能，并且也许还必要可以或许按汽车财富的高安详性及高质量尺度供电的全新供给商。

但数据中心行业在转向 48V PDN 的进程中发明，这样做的上风远远高出了转换本钱。对付汽车财富来说，48V 轻度殽杂动力体系带来了快速推出排放更低、行驶里程更远、油耗更低的全新车辆的途径。另外，它还可为进步机能特征并镌汰二氧化碳排放提供令人振奋的全新计划选项。

怎样最大化 48V 供电收集

增进 48V 电池，为更重的动力总成及底盘体系负载供电，可为工程师提供各类选项。此刻有一个增进体系的选择，可以直接处理赏罚 48V 输入，也可以保存泵、电扇和电机等原有 12V 机电负载，无需通过稳压 DC-DC 转换器将 48V 转换成 12V。为了打点厘革与风险，现有轻度殽杂动力供电体系逐渐增进 48V 负载的同时，仍行使大型齐集式数千瓦 48V 至 12V 转换器，将整个汽车的 12V 电源提供应 12V 负载。然而，这种齐集式架构不只没有完全操作 48V PDN 的上风，并且也没有操作此刻可用的高级转换器拓扑、节制体系与封装的上风。

这些齐集式 DC-DC 转换器（图 1）绝大大都都很粗笨，由于它们行使较早的低频率开关 PWM 拓扑。另外，它们也会为大量要害动力总成体系带来单点妨碍。

其它一种必要思量的架构是行使模块化电源组件举办漫衍式供电（图 2）。该供电架构行使更小、更低功耗的 48 至 12V 转换器，在整个靠近 12V 负载的车辆中配电。简朴的功率方程式 P = V I 和 PLOSS = I2R 就可以声名为什么 48V 配电比 12V 更高效。

对付给定功率级而言，与 12V 体系对比，48V 体系电流低四倍、功耗低 16 倍。在 1/4 的电流下，电缆和毗连器也许会更小、更轻，并且本钱也会更低。另外，漫衍式电源架构尚有明显的热打点及电源体系冗余上风（图 4）。

漫衍式架构的模块化组件上风

漫衍式供电（图 5）的模块化要领具有高度的可扩展性。

电池的 48V 输出分派给车内各类高功率负载，从而可使更低电流（4 倍）及更低功耗（16倍）的上风最大化，带来更小、更轻的 PDN。按照差异漫衍式负载的负载电源说明，可以计一律个模块并对其举办恰当功率粒度及扩展性认证，用于并行阵列。

本实例中是 2kW 模块。如前文所述，粒度和可扩展性首要看体系。通过行使漫衍式模块取代大型齐集式 DC-DC 转换器，N+1 冗余也可以或许以明显低落的本钱实现。假如负载功耗在汽车开拓阶段有变，该要领依然有上风。工程师可以增减模块，无需对整个完成的定制电源举办修改。另一个计划上风是收缩开拓时刻，由于模块已得到核准和认证。

在更高电压的电池体系中实验漫衍式模块化 48V 架构

纯电动车或高机能殽杂动力车可行使高电压电池，由于动力总成和底盘体系功率需求很高。48V SELV PDN 对付 OEM 厂商而言依然有明显的上风，可是此刻，电源体系计划职员有了特另外挑衅，即高功率 800V 或 400V 至 48V的 转换。

另外，这款高功率 DC-DC 转换器还必要断绝，但不必要稳压。分手 48V 至 12V 转换器部署的一大上风是更好的稳压。上游高功率转换器可通过行使稳压 PoL 转换器，行使牢靠比率拓扑。这具有极大的上风，由于 16:1 或 8：1 的宽输入至输出电压范畴别聚散用于 800/48 和 400/48。在该范畴内行使稳压转换器不只服从很低，并且还会给热打点带来很大的题目。

因为400V 或 800V 配电时的安详要求，分手部署这款高电压断绝转换器不只很是坚苦，并且本钱还很高。然而，高功率齐集式牢靠比例转换器可行使电源模块代替大型“银盒”DC-DC 转换器举办计划。

可以开拓具有恰当粒度及可扩展性的电源模块，然后举办轻松并联，用于具有差异动力总成及底盘电气化要求的普及车辆。另外，Vicor 牢靠比率母线转换器 (BCM) 照旧双向的，支持各类能源再生方案。BCM 回收正弦振幅转换器 (SAC) 高频率软开关拓扑，可实现 98％ 以上的服从。它们还具有 2.6kW/in3 的功率密度，可明显缩小齐集式高电压转换器的尺寸。

Vicor 是汽车市场的供给商，可提供最先辈的创新 48V 办理方案。汽车供电架构的漫衍式模块化要领可简化伟大的供电挑衅，从而可进步机能和出产力，收缩上市时刻。Vicor 是 48V 电源转换的率领者，不绝为供电架构、电源转换拓扑、节制体系及封装实现创新。

（编辑：河北网）

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