【導讀】特斯拉開(kāi)始使用48V系統以后，在電氣領(lǐng)域和通信架構領(lǐng)域出現了新的動(dòng)向，48V區域架構正在成為提高電動(dòng)汽車(chē)性能和效率的關(guān)鍵技術(shù)。
特斯拉開(kāi)始使用48V系統以后，在電氣領(lǐng)域和通信架構領(lǐng)域出現了新的動(dòng)向，48V區域架構正在成為提高電動(dòng)汽車(chē)性能和效率的關(guān)鍵技術(shù)。
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(gè)電源網(wǎng)絡(luò )里提供重要的作用。關(guān)于這方面如何設計，Vicor介紹了48V區域架構如何優(yōu)化電池電動(dòng)車(chē)輛（BEV）的電池系統，這是一種比較有價(jià)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。
Part 1 電動(dòng)汽車(chē)系統的挑戰
電動(dòng)汽車(chē)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(zhù)純電動(dòng)負載從12V逐漸過(guò)渡到48V，包括電機負載、非電機負載（如智能汽車(chē)的計算平臺、加熱擋風(fēng)玻璃等）和功能安全負載（如電動(dòng)助力轉向、智能電子制動(dòng)等），這些挑戰變得更加復雜。
● 系統復雜性：隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)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(mǎn)足需求。
● 兼容性問(wèn)題：不同電壓標準的充電站（400V和800V）之間存在兼容性問(wèn)題，導致充電不便。
● 重量和散熱：電動(dòng)汽車(chē)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(lái)看，主要包含了12V和48V負載，整車(chē)的低壓負載是通過(guò)48V傳輸的，12V的電氣負載是通過(guò)48V進(jìn)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(cháng)的負載需求。
區域E/E架構配備了高性能計算單元，并通過(guò)CAN總線(xiàn)和汽車(chē)以太網(wǎng)連接，實(shí)現了更高效的負載管理和電源分配。
48V PDN通過(guò)集成充電器和48V電源傳遞網(wǎng)絡(luò )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(wèn)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
從整體來(lái)看，使用高密度電源模塊的48V區域PDN帶來(lái)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(shí)間，簡(jiǎn)化電源傳遞網(wǎng)絡(luò )，并減少線(xiàn)束的重量和成本。
通過(guò)在電池系統組裝中集成48V轉換，可以在工廠(chǎng)減少車(chē)輛組裝時(shí)間，并通過(guò)集成節省成本。
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(tài)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(jìn)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(chuàng )新的方式消除或最小化電池的需求。
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(shí)也能保持高性能。
高密度電源模塊（如Vicor的NBM9280和BCM6135），可以進(jìn)一步提高系統效率和響應速度。這些模塊具有以下優(yōu)勢：
● 高效率：BCM6135在800V輸入電壓下的峰值效率可達97.3%。
● 高瞬態(tài)響應：在負載電流快速變化時(shí)，能保持穩定的輸出。
● 模塊化設計：每個(gè)電源模塊可以輕松并聯(lián)或擴展，以適應不同功率需求，從1kW到20kW不等。
從結果來(lái)看，通過(guò)更小的功率模塊的導入，分布式架構比起原來(lái)的集中式電氣架構，能帶來(lái)更輕的效果。
為了更好地管理和分配電力，汽車(chē)電氣架構從過(guò)去的分布式架構，經(jīng)過(guò)現在的域集中架構，逐漸演變?yōu)槲磥?lái)的區域架構。區域架構通過(guò)高性能計算單元和區域控制單元（ZCU），實(shí)現更高效的電力管理和更低的系統復雜性。
小結
這種圍繞電源模塊的48V區域架構，通過(guò)使用低壓配電系統優(yōu)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(diǎn)的！
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