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        48V區域架構:電動汽車的未來

        發布時間:2024-05-27 責任編輯:lina

        【導讀】特斯拉開始使用48V系統以后,在電氣領域和通信架構領域出現了新的動向,48V區域架構正在成為提高電動汽車性能和效率的關鍵技術。


        特斯拉開始使用48V系統以后,在電氣領域和通信架構領域出現了新的動向,48V區域架構正在成為提高電動汽車性能和效率的關鍵技術。

        在特斯拉的方案里,還是保留了傳統的48V電池,電源模塊可以在整個電源網絡里提供重要的作用。關于這方面如何設計,Vicor介紹了48V區域架構如何優化電池電動車輛(BEV)的電池系統,這是一種比較有價值前瞻的方案。

        當然我們也看到,圍繞12V和48V的方案切換,對低壓電氣架構影響是很大的,所以目前還是以前瞻的思考為主。

        48V區域架構:電動汽車的未來
        Part 1 電動汽車系統的挑戰

        電動汽車系統面臨的主要挑戰包括與路邊充電器的兼容性、系統復雜性處理、重量最小化和功率耗散。隨著純電動負載從12V逐漸過渡到48V,包括電機負載、非電機負載(如智能汽車的計算平臺、加熱擋風玻璃等)和功能安全負載(如電動助力轉向、智能電子制動等),這些挑戰變得更加復雜。

        ● 系統復雜性:隨著電動汽車功能的增加,電氣系統變得更加復雜,傳統的集中式架構難以滿足需求。
        ● 兼容性問題:不同電壓標準的充電站(400V和800V)之間存在兼容性問題,導致充電不便。
        ● 重量和散熱:電動汽車需要盡可能減輕重量和有效散熱,以提高續航里程和系統效率。

        從這張圖里來看,主要包含了12V和48V負載,整車的低壓負載是通過48V傳輸的,12V的電氣負載是通過48V進行轉換。

        從集中式到區域化的電子電氣(E/E)架構轉變,是為了應對日益增長的負載需求。

        區域E/E架構配備了高性能計算單元,并通過CAN總線和汽車以太網連接,實現了更高效的負載管理和電源分配。

        48V區域架構:電動汽車的未來
        48V PDN通過集成充電器和48V電源傳遞網絡到電池包中,解決了400V和800V充電基礎設施之間的不兼容性問題。這種集成不僅減少了熱量、成本和重量,還提高了系統的整體效率。

        Part 2 設計方案

        48V區域架構:電動汽車的未來
        從整體來看,使用高密度電源模塊的48V區域PDN帶來了多方面的好處,包括減少系統重量、尺寸和復雜性,提供靈活性和可擴展性,加快上市時間,簡化電源傳遞網絡,并減少線束的重量和成本。

        通過在電池系統組裝中集成48V轉換,可以在工廠減少車輛組裝時間,并通過集成節省成本。

        48V區域架構:電動汽車的未來
        48V PDN解決方案包括使用BCM6135和PRM3735等組件,這些組件提供了高瞬態響應和效率,以及穩定的調節輸出電壓。這些電源組件的應用,使得48V和12V負載能夠更有效地管理和分配。

        為了進一步減少PDN的尺寸和重量,提出了使用虛擬電池的概念,以創新的方式消除或最小化電池的需求。

        48V區域架構:電動汽車的未來
        48V區域架構:電動汽車的未來
        為了使800V的BEV能夠在400V的充電站充電,基于Vicor NBM9280并行解決方案的充電器,在冷卻液溫度為50°C時也能保持高性能。

        高密度電源模塊(如Vicor的NBM9280和BCM6135),可以進一步提高系統效率和響應速度。這些模塊具有以下優勢:

        ● 高效率:BCM6135在800V輸入電壓下的峰值效率可達97.3%。
        ● 高瞬態響應:在負載電流快速變化時,能保持穩定的輸出。
        ● 模塊化設計:每個電源模塊可以輕松并聯或擴展,以適應不同功率需求,從1kW到20kW不等。

        48V區域架構:電動汽車的未來
        48V區域架構:電動汽車的未來
        48V區域架構:電動汽車的未來
        從結果來看,通過更小的功率模塊的導入,分布式架構比起原來的集中式電氣架構,能帶來更輕的效果。

        為了更好地管理和分配電力,汽車電氣架構從過去的分布式架構,經過現在的域集中架構,逐漸演變為未來的區域架構。區域架構通過高性能計算單元和區域控制單元(ZCU),實現更高效的電力管理和更低的系統復雜性。

        48V區域架構:電動汽車的未來
        48V區域架構:電動汽車的未來
        小結

        這種圍繞電源模塊的48V區域架構,通過使用低壓配電系統優化,不僅減輕了系統的重量和復雜性,還提供了靈活性和可擴展性。從設計層面還是很有特點的!


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