特斯拉革新汽車電源技術(shù)，引入48V系統(tǒng)開啟新篇章

特斯拉 Cybertruck 將徹底告別 12V 電源組件

過去 20 年來，工程師們一直預(yù)測，汽車電氣系統(tǒng)電壓將從 12V 提高到 48V。但是，成本和慣性促使各廠商一直采用 12V 電路，只是偶爾在大電流應(yīng)用中有針對性地使用 48V 電源。

但是，特斯拉硬件工程副總裁 Pete Bannon 表示，12V 電源系統(tǒng)即將退出歷史舞臺。他在特斯拉年度投資者日大會上說：“我們現(xiàn)在正在尋求做出一項(xiàng)改變，那就是告別過去 60 年來一直使用的 12 伏電源系統(tǒng)?！?/p>

Bannon 解釋說，進(jìn)行這一過渡的理由很充分?！?0 年來，汽車對電力系統(tǒng)的需求一直在穩(wěn)步增長，以至于我們現(xiàn)在必須使用規(guī)格更高的電線，在整個汽車中驅(qū)動超過 200 安培的電流。這就增加了汽車重量和成本?！彼f道。長期以來，正是這些因素促使行業(yè)相信電力系統(tǒng)將發(fā)生徹底轉(zhuǎn)變。

“Cybertruck 和特斯拉將來推出的所有平臺都將采用 48V，”Bannon 宣布，“這樣就可以將所需電流減少到四分之一。而且，由于線束中的功率損失是電阻乘以電流的平方，因此電流減小到四分之一，意味著在汽車中分配能量時的功率損失將減少到十六分之一。這使我們可以使用更小的電線、更小的電子保險絲和更小的控制器，減小散熱器的大小，甚至徹底不再使用散熱器，幫助減小汽車體積和重量?！?/p>

到目前為止，48V 技術(shù)的應(yīng)用還很有限。“48V 系統(tǒng)面世已有幾年，為輕混合動力汽車的起動機(jī)-發(fā)電機(jī)和其它大功率配件（如主動懸掛和動力轉(zhuǎn)向）提供動力?！盙uidehouse 的電動汽車高級研究分析師 Mike Austin 說道，“正如特斯拉在演示中所講，電壓越高，電流就越小，需要的電線也更細(xì)，可減輕重量和節(jié)約成本?！?/p>

圖 1：低壓架構(gòu)的未來（Cybertruck、Optimus 和未來的汽車 - 全部采用 48V）。

然而，盡管簡化的線束成本更低，更容易安裝；但 48 伏電源組件更昂貴。這一直是一個重要因素。“它到目前為止沒有得到更廣泛的普及，大多就是因?yàn)槌杀镜脑颉！盇ustin 解釋說，“48V 電池和控制器比目前日常使用的 12V 起動機(jī)和電池更貴。”

白熾燈絲的脆弱性是另一個長期障礙。汽車內(nèi)部的燈泡數(shù)量眾多，使淘汰 12V 系統(tǒng)的想法變得不切實(shí)際。然而，LED 照明已經(jīng)包括了適當(dāng)?shù)碾娐?，可以提?LED 照明燈使用的低電壓。這意味著它們應(yīng)該能夠像使用 12V 系統(tǒng)一樣使用 48V 系統(tǒng)，Vicor 公司汽車營銷總監(jiān) Greg Green 說道。Vicor 是一家專業(yè)生產(chǎn)電源模塊的公司。

圖 2：使用傳統(tǒng)轉(zhuǎn)換器，以 94% 的效率管理功率損失。

通過徹底消除低壓電池，可以解決電動汽車（EV）設(shè)計(jì)中的成本問題。相反，這些汽車可以使用電源轉(zhuǎn)換器，將牽引電池的高壓降低，給車載系統(tǒng)供電。Austin 說：“在電動汽車設(shè)計(jì)中，這一點(diǎn)更容易做到，只需要對驅(qū)動電池的電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換。如果特斯拉計(jì)劃在其汽車中使用 48V 為所有低壓電子元件供電，就可以降低復(fù)雜性，減輕重量，節(jié)省材料?！?/p>

這正是 Vicor 在大力推廣的做法?！皩τ谌加蛙?，從使用 12V 交流發(fā)電機(jī)過渡到 48V 的過程中需要付出額外的代價。但對于電動汽車來說，過渡到 48V 是自然趨勢?！?/p>

圖 3：系統(tǒng)從過載的 12V 系統(tǒng)過渡到 48V。

根據(jù) Green 的說法，他們不僅可以受益于線束重量和體積的減小，而且由 48V 系統(tǒng)供電的一些設(shè)備也可以受益?！芭c使用 12V 電源相比，壓縮機(jī)和泵在使用 48V 電源時更加高效?！彼f到，“這真的是一舉兩得。”

關(guān)鍵在于開發(fā)能夠按需提供電力，同時具有電池穩(wěn)定性的電源轉(zhuǎn)換器。Vicor 表示已經(jīng)解決了這一問題?！拔覀円恢痹谂c客戶合作，開發(fā)非常緊湊的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器，將高壓電池電壓轉(zhuǎn)換為 48V。”Green 說道。對于任何傳統(tǒng) 12V 設(shè)備，Vicor 提供了額外的模塊，可以將電壓從 48V 降低到 12V。

特斯拉宣布即將推出一項(xiàng)技術(shù)是一回事；而公司實(shí)際交付是另一回事。因此，Cybertrucks 能否量產(chǎn)，能否批量交付給零售客戶，讓我們拭目以待。

圖 4：全球預(yù)測——采用不同電力系統(tǒng)的汽車。

但是，不管特斯拉怎么做，其他汽車制造商也已經(jīng)制定了 48V 汽車生產(chǎn)計(jì)劃，Green 說道。他還表示，Vicor 的首批客戶將在今年晚些時候宣布推出一款新型號，預(yù)計(jì)將在 2023 年或 2024 年初上市。到 2025 年和 2026 年，預(yù)計(jì)將有更多客戶跟進(jìn)，而 12V 系統(tǒng)將在下一個十年逐步退出歷史舞臺。

“48V 系統(tǒng)是特斯拉將來的低壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方向，業(yè)內(nèi)其他廠商也很可能會在適當(dāng)?shù)臅r候跟進(jìn)。”Bannon 總結(jié)道。

審核編輯：黃飛

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