電子發燒友網報道(文/梁浩斌)從數據中心到通信、再到汽車,過去普遍使用的12V系統正在面臨越來越高的功率負載帶來的壓力,于是48V系統,在近幾年得到了市場廣泛關注。
尤其是在汽車領域,隨著汽車智能化、電動化升級,汽車48V低壓系統也正在逐步提升各大車企、汽車供應鏈的研發日程。
邁來芯汽車系統解決方案業務總監Paul Laval認為,汽車低壓系統架構從12V向48V轉變的主要驅動力來源于四個方面:
1.新興功能對電力需求增長:現代汽車集成了許多耗電量大的系統,包括高級駕駛輔助系統(ADAS)、信息娛樂系統、連接模塊以及底盤控制電子設備(線控轉向、線控制動、全主動懸架)等。這些新功能所需的電力遠超傳統12V架構所能高效提供的范圍。
2.重量與效率優化:通過12V系統傳輸高功率時,需要更粗更重的線束,這不僅會增加成本和車輛重量,還會對效率和續航里程產生負面影響。而48V系統只需12V系統四分之一的電流,即可傳輸相同功率,從而減小線束規格和重量,同時將因電阻造成的能量損耗降至最低。
3.車輛架構演進需求:汽車制造商目前正朝著區域架構發展,這種架構按照車輛內的物理位置來組織電氣組件,進一步降低了布線的復雜性。48V的引入與這種架構的改變十分契合。
4.行業標準化與安全性:48V被視為一個理想的選擇,因其低于 60V的觸電危險閾值,既確保了操作的便利性和安全性,又為未來車輛不斷增長的電力需求提供了足夠的余量。
而在48V的趨勢下,E/E架構中,一些技術也正在出現變化,比如區域控制器整合與智能配電技術的應用。
傳統分布式 ECU 架構正被集中式域控制器取代,48V 系統通過集成智能配電單元(IPD)實現精細化能源管理。Paul Laval表示,未來48V 系統將與以太網通信深度融合,支持動態功率分配和 OTA 升級,例如12V/48V 一級智能配電測試板,通過 eFuse 和智能高邊開關實現實時電流監控與過流保護。
另外,48V的引入,還對半導體器件、線束等帶來革命性的優化。48V 系統通過降低電流(僅為 12V 的 1/4),不僅縮小線束線徑,減少銅材用量,同時支持鋁導線替代,進一步降低重量和成本。而碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)等寬禁帶半導體的應用,將大幅提升轉換器效率、縮小器件體積。
不過,Paul Laval也認為,短期 12V 與 48V 雙系統并存仍是主流,某些車企采用 48V 線控制動和轉向,但保留 12V 備用線路。但是長期來看,48V 將逐步取代 12V 成為核心低壓平臺。
目前,汽車汽車行業正加速對48V電氣系統的關注和開發,尤其是在電動汽車(BEV)和插電式混合動力汽車(PHEV)領域,尤其是高性能車型。部分汽車制造商已在部分平臺中率先采用48V系統,主要用于高功率負載和先進功能(例如線控轉向、線控制動、主動懸架)的支持。
據介紹,大多數汽車制造商在謹慎規劃向48V系統的過渡,從高端車型開始,隨著供應鏈和技術知識的成熟逐步擴大。變革的速度在很大程度上取決于領先汽車制造商的時間表以及整個行業投資的意愿。
對于供應鏈來說,48V系統也帶來了新的挑戰。48V系統的組件供應鏈尚未完全成熟,許多電力負載(泵、電機、電子控制單元等)必須重新設計并驗證以適應48V運行。遷移過程需要進行嚴格的安全性(如爬電距離和電氣間隙)、可靠性以及與現有系統兼容性的測試,尤其是由于初始部署涉及混合 12V/48V“區域”架構。
根據Paul Laval的觀察,在48V系統中,有多類芯片需要進行重大的升級,包括電源管理芯片和電壓調節器、DC-DC 轉換器、電機驅動芯片和高功率負載驅動器、增強型防護與診斷芯片等。
由于48V系統更高的輸入電壓,需要電機驅動、DC-DC等芯片可以承受更高的電壓、更強的抗干擾能力和更好的散熱能力。更高的電壓會帶來更大的電弧放電和損壞風險,因此芯片需要更完善的防護措施、診斷功能以及通信接口,以確保其可靠性。
那么針對48V系統的應用,邁來芯率先將完整的48V預驅動系統級芯片(SoC)推向市場。MLX81346是一款專為汽車機電一體化領域中的48V電機應用而設計的先進芯片,配備16位MCU、64KB Flash、LIN 軟件協議棧和 LIN 接口,以及12 個 GPIO,包括 3 個高壓 I/O、2 個 UART、SPI 和 I2C等,滿足車載通信需求。
這款創新型芯片能夠高效為功率高達 2000 瓦的電機供電,適用于48V系統中的泵(油泵、水泵等)、冷卻風扇、BLDC定位執行器等。據透露,MLX81346已在某車型上實現量產應用,未來邁來芯也會繼續推出眾多針對48V應用的新產品。
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