(文章來源于網絡整理，如有侵權請聯系刪除）隨著國家對車輛油耗和排放標準的進一步提高，節能減排成為個汽車企業需要共同面對的課題。汽車48V系統具有投入低、節能減排明顯的特點，能夠明顯提高車載電源功率，成為近期汽車行業研究的熱點。本文將以汽車48V系統的發展和應用著手，簡單為大家呈現48V系統現狀和未來趨勢。

應運而生的汽車48V系統

汽車在1918年引入蓄電池，到1920年逐漸普及，當時的電池電壓是6V。后來，隨著內燃機排量的增加以及高壓縮比內燃機的出現，6V系統已經不能滿足需求，于是在1950年引入了12V系統。

到了1988年，SAE（Society of Automotive Engineers）提議把標準電壓提高至42V，但是由于種種限制，響應者寥寥。后來，即使隨著電氣設備的增加，電池已經不能滿足車身設備的功率需求的情況下，汽車企業采取了切斷大功率負載的方法來降低電池的負荷。

12V電壓系統在引入啟停機構之后，基本已經達到了功率輸出極限，如果在12V電壓下引入輕混系統，功率需求在10kW~15kW左右，這樣的電壓下電池的輸出電流高達1000A，顯然行不通。

2011年，Audi, BMW, Daimler, Porsche, Volkswagen聯合推出48V系統，以滿足日益增長的車載負載需求，更重要的是為了滿足2020年嚴格的排放法規。并在隨后發布了48V系統規范LV148。

為什么是48V呢？因為60V是安全電壓，也就是說只要低于60V的電壓不需要采取額外的安全防護措施，48V電池的充電電壓最高56V，已經很接近60V，即48V電池電壓是安全電壓下的最高電壓等級了。

48V電源系統比12V電源系統能夠儲存更多電量，在配備啟停系統的車上可以實現長時間關閉發動機，減少出現電池電量過低而頻繁起動發動機充電的情況（如果不充電就無法起到發動機了），從而避免浪費過多的燃油。

當然48V系統的出現并不是說明12V系統已經被淘汰，而是在保留之前12V系統的基礎上，再增加了一套48V系統來支持弱混和中混系統的。

此外，在排放法規中，歐盟要求最為嚴格，到2020年百公里油耗要降至4L，每公里二氧化碳排放低至95g。顯然單純靠提高發動機的燃油效率達到排放目標基本是不可能完成的任務，汽車混動化，純電動化是最佳技術路線了。純電動化雖然是汽車的終極目標，但是由于高成本以及續航問題，無法在短期內大量普及。

汽車48V系統架構

標準48V系統由三大件組成：電機、鋰離子電池組以及DC-DC轉換器。

在混合動力汽車上搭載48V系統，通過兩個DC/DC轉換器，形成12V-48V-HEV電氣系統架構；普通混合動力汽車的電氣架構是12V-HEV模式，通過DC/DC轉換器直接聯通12V系統和HEV高壓系統。

汽車48V輕混系統相比高壓混動系統而言，成本更低，卻可以達到高壓混動系統（電池電壓>100V）大部分節能效果，按照德爾福的測算，48V輕混系統是高壓輕混系統成本的30%，能達到高壓輕混系統70%的節能效果。

汽車48V輕混系統的優點：

1. 低于60V安全電壓，不需要采取額外的電壓防護，相對高壓混動系統，成本更低；

2. 相對于12V系統，相同功率下工作電流只有1/4，損耗只有12V系統的1/16；

3. 由于BSG/ISG的電功率輔助，可以進一步縮小發動機的體積，進而降低排放；

4. 可以將傳統發動機上的高負載附件電動化，比如空調壓縮機、冷卻水泵、真空泵等，降低發動機的負載，即使在發動機關閉的情況下，這些設備也能工作；

5. 將車載電器工作電壓提升到48V，可以進一步降低損耗，同時可以降低線束外徑；

6. 可以支持更大功率的車載設備。

7. 可以渦輪電動化，進一步提高發動機的效率，并且不會有渦輪增壓器延遲現象；

8. BSG/ISG點火時間更短，更低噪音和更小震動。

9. 48V Belt Starter Generator (BSG) 容易替代原有的12V Belt Starter Generator，無需大幅更改設計即可配套。

隨著技術的進步，廠商開始將12/48V雙電壓系統進化到48V單電壓系統。

汽車48V系統為什么會節能

48V系統可以為更多先進節能技術提供集成平臺的基礎，從而達到節能效果。而48V承載功率提升到15kw左右，可提供更多減排技術的集成。

在目前的12V系統下，啟停技術的應用已經達到極限（功率為3kw），無法集成其他高功率消耗的節能技術。而在48V系統下，隨著各種先進節能技術的應用，可達到10%-15%的節油效果。

由于48V系統通電電流位12V系統的1/4，所以等功率下的功率損失較12V系統減少也非常可觀，功率損失是12V系統的1/16。更低的功率損失，電氣系統的總體效率大大提升，解除了功率限制，可以對車用電器進行更精細的控制，提升其性能。

另一方面，48V系統可以提供諸如能量回收系統、自動啟停系統等更多的功能集成，滿足人們越來越高的需求。同時，鋰電池充放電性能更佳，啟停系統的應用效果更好。

另一方面，更低的電流意味著可以應用更細的導線，對整車的輕量化設計促進效果明顯。

1 安全電壓控制

由奧迪、寶馬、戴姆勒、保時捷和大眾物價德國廠商與2011年制定的LV148標準中，電子元件正常工作電壓為36V-52V，高于60V的電壓被嚴格禁止，為了達到這一限值標準，設定了54V和52V電壓限制，以留出電壓波動區域。

2 能量管理的挑戰

在能量管理方面，該系統也面臨著能量轉換、能量儲備和能量流動以及效率和穩定性的問題。

3 電弧放電

在并聯電路中，當能量達到2900J，兩條通電線路之間有很小的接觸的時候容易發生電弧放電。

在串聯電路中，當在48V電路工作中進行熱插拔時，也會發生電弧放電。

目前并聯的電弧放電智能通過合理的電路設計來避免，串聯電弧放電需要在電路中引入電容器來避免。

串聯電弧放電（熱插拔）

4 接地失效

雙電壓系統中，高壓模塊接地失效后，電流直接通過低壓模塊與地面接觸，會對低壓模塊部件造成損壞。

該問題通常的解決思路是將48V子系統與12V子系統線路分開設計并無連接，如果線路無法分開，則在兩系統間的線路上設計高壓阻斷裝置。

5 雙電壓系統CAN總線通訊

為保障數據通訊流暢，CAN總線要求兩端輸入電平相同。

6 電磁兼容EMC

48V系統較12V系統有較大的電壓升高，電磁兼容的要求就會更高，所以在雙電壓系統的轉換器和導線布置中，必須考慮電磁兼容的設計。

未來的發展

1 48V系統的應用區間

未來10年，啟停技術和混合動力技術將急速發展，這些技術正是48V系統的最佳應用區間。

2 推廣48V系統帶來的影響

汽車48V系統可以帶來系統部件的優化、更多附件和作動器的電氣化以及諸如后輪轉向系統的新功能的加入，而且可以帶來較好的節能減排效果。但48V系統并不會帶來特別大的成本壓力，主要壓力仍是各種功能性電氣部件的集成成本。

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