隨著2020年臨近，國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)要求新車百公里油耗不得超過5.0L成了眾多傳統(tǒng)車廠不得不直面的一道坎。目前看來，單靠提高發(fā)動機(jī)的燃油效率達(dá)到排放目標(biāo)基本是不可能的，而完全轉(zhuǎn)向純電動車，不僅受限于當(dāng)前電池技術(shù)無法解決續(xù)航和成本問題，還意味著棄置原有燃油車產(chǎn)線、人才、技術(shù)等資源，造成極大浪費。這種情況之下，系統(tǒng)成本較低、節(jié)油效果相對明顯、對現(xiàn)有整車結(jié)構(gòu)改變不大的48V輕混系統(tǒng)成為產(chǎn)業(yè)新熱點，奧迪、奔馳、大眾到吉利、比亞迪、長城等多家車廠以及德爾福、大陸、博世等一級供應(yīng)商都是其擁躉。

市場調(diào)研機(jī)構(gòu)IHS預(yù)測，2025年48V輕混系統(tǒng)全球裝車輛將達(dá)到1100萬輛，在混動車中占據(jù)超過半壁江山；而在中國市場上，隨著新能源補(bǔ)貼加速退坡，48V輕混系統(tǒng)將更早成為混動系統(tǒng)中的主流。

圖1：IHS：2016-2025年48V輕混系統(tǒng)市場規(guī)模

48V輕混系統(tǒng)，嚴(yán)格來說其實是對傳統(tǒng)燃油車進(jìn)行更深入的電氣化改造，即在原有的動力基礎(chǔ)上，增加一個48V鋰離子電池、一個集成式起動發(fā)電機(jī)（ISG）或帶式起動發(fā)電機(jī)（BSG），以及一個用于48V與12V電壓之間轉(zhuǎn)換的雙向電壓控制器（DC/DC）。為提高系統(tǒng)兼容性，降低推廣難度，配備48V輕混系統(tǒng)的汽車將同時搭載48V高壓電池系統(tǒng)和12V低壓電池系統(tǒng)，能提供高達(dá)10kW的可用能量，其中12V總線繼續(xù)負(fù)責(zé)處理如照明、點火、娛樂信息系統(tǒng)等傳統(tǒng)負(fù)載，48V總線將支持主動式底盤系統(tǒng)、空調(diào)壓縮機(jī)、可調(diào)懸掛以及電子增壓機(jī)/渦輪增壓機(jī)供電，還支持再生制動。

相對于12V系統(tǒng)，48V輕混系統(tǒng)除了快速啟停功能，還具備制動能量回收、加速輔助、混合動力式起動、帶檔停機(jī)、滑行等功能；從通用性上來說，48V系統(tǒng)可以兼容更多不同的用電設(shè)備，比如越來越普遍的娛樂化大屏和復(fù)雜的中控系統(tǒng)；48V系統(tǒng)還可以負(fù)載傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車上依靠發(fā)動機(jī)負(fù)載的空調(diào)壓縮機(jī)、冷卻水泵等，不僅有效降低發(fā)動機(jī)負(fù)荷，也可以在發(fā)動機(jī)關(guān)閉的情況下使用這些大功率設(shè)備。另外，更高的電壓意味著工作電流減小，所需電纜橫截面積更小即減小電纜尺寸和重量，符合汽車輕量化趨勢且成本更低。

圖2：某Tier 1大廠48V輕混系統(tǒng)示意圖

雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器是48V輕混系統(tǒng)的核心部件，是48V和12V電氣網(wǎng)絡(luò)的橋梁，并對48V和12V電池進(jìn)行管理，是保證整車系統(tǒng)安全運行的重要一環(huán)，對其性能的要求不容輕忽。以高性能著稱的模擬芯片廠商 ADI，其雙向兩相同步降壓或升壓型控制器 LTC3871非常適合此應(yīng)用。

LTC3871通過允許把相同的外部功率組件用于降壓和升壓目的，將新的性能水平、控制和簡化電路帶給了48V/12V雙電池DC/DC汽車系統(tǒng)；并可對多達(dá)12相實施并聯(lián)以滿足高電流大功率（3KW-10KW）應(yīng)用的需要。ADI 官網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)起動汽車或需要額外功率時，LTC3871允許兩個電池同時為同一個負(fù)載供能，最高可實現(xiàn)97%的效率；以用戶可選的60~475k Hz固定頻率運行，也可同步至一個相同范圍的外部時鐘，在輕負(fù)載時，可以選擇連續(xù)運行或脈沖跳躍模式。

LTC3871還提供過載和短路保護(hù)、用于降壓和升壓模式的獨立環(huán)路補(bǔ)償、用于提高效率的EXTVcc、隨溫度變化的+/-1%輸出電壓調(diào)節(jié)準(zhǔn)確度，以及欠壓和過壓閉鎖等，車規(guī)級版本工作溫度范圍可達(dá)-40°C~150°C。LTC3871已被驗證符合AEC-Q100規(guī)范要求，為滿足功能安全標(biāo)準(zhǔn)（ISO26262）系統(tǒng)中的診斷范圍而設(shè)計。

圖3：ADI針對48V/12V雙電池應(yīng)用的雙向多相同步降壓/升壓控制器方案。

針對自動駕駛汽車冗余電池系統(tǒng)應(yīng)用，ADI最新推出效率高達(dá) 98% 的雙向降壓-升壓型開關(guān)穩(wěn)壓控制器LT8708/-1，利用一個輸入電壓供電運行，該輸入電壓可以高于、低于或等于輸出電壓，十分適合兩個各為 12V、24V 或 48V 的電池 以及48V/12V和48V/24V雙電池系統(tǒng)。該器件在兩個電池之間運行，可避免在其中一個電池出現(xiàn)故障的情況下發(fā)生系統(tǒng)停機(jī)。同樣，高溫汽車級版本工作溫度范圍可達(dá)-40°C~150°C。

圖4：效率最高達(dá)98%的LT8708/-1可在 48V/12V 和 48V/24V雙電池系統(tǒng)中使用。

LT8708/-1采用單個電感器在 2.8V 至 80V 的輸入電壓范圍內(nèi)工作，并能產(chǎn)生 1.3V 至 80V 的輸出電壓，提供高達(dá)kW級的功率，簡化了需要在正向或反向調(diào)節(jié)VOUT、VIN和/或IOUT、IIN的電池/電容器備份系統(tǒng)中的雙向電源轉(zhuǎn)換。

ADI官網(wǎng)資料指出，LT8708/-1有6種獨立調(diào)節(jié)形式使其適用于眾多應(yīng)用。如，將 LT8708-1 和LT8708 并聯(lián)使用，以增加功率和相數(shù)。LT8708作為主器件，LT8708-1始終作為從屬器件運行；單個主器件上可以連接多個從屬器件，按比例提高系統(tǒng)的功率和電流容量。另一種應(yīng)用是用輸入電壓為負(fù)載供電，同時還為負(fù)責(zé)給電池或超級電容器組充電的 LT8708/-1 電路供電。當(dāng)輸入電壓消失時，可利用 LT8708 的雙向能力從電池或超級電容器繼續(xù)給負(fù)載供電，而不會中斷。可以監(jiān)控和限制轉(zhuǎn)換器輸入側(cè)和輸出側(cè)的正向和反向電流。可以使用四個電阻器獨立地設(shè)置所有四個電流限制 (正向輸入、反向輸入、正向輸出和反向輸出)。與 DIR (方向) 引腳相結(jié)合，可對器件進(jìn)行配置，以從 VIN至 VOUT或從 VOUT至 VIN處理電源，非常適合汽車、太陽能、電信和電池供電型系統(tǒng)。

圖5：LT8708/-1應(yīng)用電路圖

ADI 認(rèn)為，搭載高性能雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器必將有助于48V輕混系統(tǒng)以更低成本實現(xiàn)大幅提高節(jié)能效率、減少二氧化碳排放的目標(biāo)，滿足各國日趨嚴(yán)苛的節(jié)能減排政策要求。相信在眾多車廠巨頭和一二線供應(yīng)商的重金投入、大力推動下，越來越多48V輕混系統(tǒng)車型上市售賣后，必將點燃終端消費者的購買熱情,并如業(yè)界普遍渴盼般成為市場寵兒。