48V技術為汽車製造商和駕駛員提供了諸多優勢。它不僅可以減少環境汙染
，還能提高發動機性能，最重要的是
，能夠提高燃油效率。

 

隨著新技術的出現，汽車中的電力負荷正呈指數級增長。遠程1955年
，汽車製造商推出了12V充電係統，取代了基於6V技術的舊係統。從1955年到二十世紀80年代，雖然一些高效交流發電機的輸出功率最高可以達到0.7kW，但標準交流發電機的輸出功率通常低於0.5kW。今天的汽車需要3.5kW的交流發電機輸出，是原來最高輸出功率的7倍多。

 

14V交流發電機產生250A的電流，導致最大效率僅為70%。因此
，發動機必須額外提供5kW的de功gong率lv。為wei了le彌mi補bu這zhe一yi點dian，需xu要yao較jiao大da的de導dao體ti橫heng截jie麵mian來lai提ti供gong更geng大da的de電dian流liu，從cong而er增zeng加jia了le車che輛liang的de成cheng本ben和he重zhong量liang。而er重zhong量liang的de增zeng加jia降jiang低di了le燃ran油you效xiao率lv
，也ye提ti高gao了le二er氧yang化hua碳tan排pai放fang量liang。

 

48V係統

 

進入48V時代後
，48V技術實現了一些在12V係統中不現實的功能
，包括支持微混和輕混動力係統。這些可同時降低二氧化碳排放量和總體油耗的功能包括：

 

● 功率超過5kW時的高性能能量回收

● 擴展的啟停功能，如航行或滑行

● 渦輪增壓器和電動助力轉向係統等裝置的電氣化

 

48V係統不隻是現有12V架構的簡單擴展，它使用同時控製12V和48V電壓級別的雙向降壓-升壓轉換器，讓係統能夠處理更高的負載（圖1）。可以把下圖視為油電混動汽車的2.5版。

 

圖1：12V/48V組合式板載電源的架構（資料來源：TDK）

 

在這個2.5版本中
，12V電源使用標準鉛基電池，48V電源使用鋰離子電池。發電機設置在48V級別，有助於實現更高和更高效的輸出級別。新的實踐經驗規定將雙層電容器並聯以提高儲電能力。

 

降壓-升壓轉換器

 

如上所述，12V/48V組合係統的核心部件是降壓-升壓轉換器
，它控製兩個電壓級別之間的雙向能量流（圖2）。大多數降壓-升壓轉換器設計用於2kW到5kW之間的輸出功率。

 

圖2：12V/48V組合係統的降壓-升壓轉換器電路圖（資料來源：TDK）

 

降壓-升壓轉換器在普通模式下作為降壓轉換器工作，因此在48V係統上產生的功率被正確輸出到12V係統。如果需要的得到48V級別的輸出

，將使用升壓模式。通常使用6相或8相的串聯係統將電壓和紋波電流保持在最小值。

 

為了使降壓-升壓轉換器在惡劣的汽車環境中正常工作
，設計師必須使用高質量、可靠的開關晶體管
、功率電感和存儲電容。例如，對於轉換器中的存儲和平滑扼流圈，如果設計中需要功率電感，則應使用SMD陶瓷功率電感。除了用於繞組的兩個焊盤外
，電源扼流圈還應具有第三個焊盤，以增加PCB上組件的機械穩定性。如果不可能使用SMD電感，也可以使用帶PTH終端的電感。所有組件的工作溫度應設計在-40°C至150°C之間。

 

抗振電容器

 

對於降壓-升壓轉換器中的存儲和平滑扼流圈
，除電感外，還有其他關鍵元件，即穩健的鋁電解電容器
，這些電容器也應在最高150°C的溫度下工作。

 

這些電容器應符合汽車電子產品的嚴格要求，如TDK的B41689和B41789係列。這些鋁電解電容器的特點是其高達60g的振動強度和焊接星設計。有些電容器兩端都有陰極板觸點，以實現低ESL值的優化安裝。

 

指定的電容器還應具有低等效串聯電阻（ESR）值，從而提高紋波電流能力並降低損耗。電容器的電容範圍從360µF到4500µF，額定電壓應為25V、40V（對於12V係統）和63V（對於48V係統）。有了這些電壓
，它們就能夠用於同時支持兩種電壓水平的新板載電源係統。

 

電動渦輪增壓器

 

48V技術提供更多的優點，讓電動渦輪增壓器能夠更高效地驅動發動機（圖3）。直zhi到dao最zui近jin，傳chuan統tong渦wo輪lun增zeng壓ya器qi都dou是shi由you發fa動dong機ji排pai出chu的de廢fei氣qi驅qu動dong
，這zhe意yi味wei著zhe隨sui著zhe發fa動dong機ji轉zhuan速su的de提ti高gao
，它ta們men的de性xing能neng會hui更geng好hao。傳chuan統tong渦wo輪lun增zeng壓ya器qi的de一yi個ge缺que點dian是shi從cong踩cai下xia油you門men到dao車che子zi啟qi動dong的de時shi間jian稍shao有you延yan遲chi。這zhe種zhong延yan遲chi被bei稱cheng為wei渦wo輪lun延yan遲chi。

 

48V係(xi)統(tong)通(tong)過(guo)使(shi)用(yong)電(dian)動(dong)充(chong)電(dian)器(qi)消(xiao)除(chu)了(le)這(zhe)一(yi)缺(que)陷(xian)，使(shi)得(de)渦(wo)輪(lun)增(zeng)壓(ya)器(qi)能(neng)夠(gou)立(li)即(ji)做(zuo)出(chu)響(xiang)應(ying)，在(zai)較(jiao)低(di)的(de)速(su)度(du)下(xia)也(ye)能(neng)工(gong)作(zuo)，無(wu)論(lun)在(zai)城(cheng)市(shi)道(dao)路(lu)還(hai)是(shi)高(gao)速(su)公(gong)路(lu)上(shang)
，都(dou)能(neng)提(ti)高(gao)整(zheng)體(ti)效(xiao)率(lv)。

 

圖3：電動渦輪增壓器提高了發動機效率（資料來源：TDK）

 

事shi實shi上shang，將jiang傳chuan統tong渦wo輪lun增zeng壓ya器qi與yu電dian動dong渦wo輪lun增zeng壓ya器qi相xiang結jie合he，可ke以yi進jin一yi步bu提ti高gao充chong電dian壓ya力li
，在zai發fa動dong機ji轉zhuan速su較jiao高gao時shi關guan閉bi電dian動dong充chong電dian器qi，從cong而er節jie省sheng動dong力li並bing提ti高gao整zheng體ti效xiao率lv。

 

48V技術不僅提高了發動機的性能和效率，而且對那些想要降低油耗的駕駛員也很有吸引力。它可以幫助打造真正裝備精良的汽車，在48V下以0mph到60mph或0kmph到96.56kmph的速度行駛。了解了這項技術提供的所有好處，就不難理解48V電氣係統為何發展得如此之快。

 

 

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