大多數(shù)情況下,因?yàn)槠?chē)使用的蓄電池是12V,所以我們開(kāi)的汽車(chē)都是12V的系統(tǒng)。
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不過(guò)近兩年來(lái),在全球各國(guó)政府的大力支持下,電動(dòng)汽車(chē),新能源汽車(chē)正在迅速的落地生根,進(jìn)入消費(fèi)者的視野。
尤其是在過(guò)去幾年的CES上,各大廠商紛紛推出汽車(chē)產(chǎn)品,難怪有人說(shuō),CES已經(jīng)變成了車(chē)展。
但是也正是因?yàn)閬?lái)自不同領(lǐng)域的廠商為傳統(tǒng)汽車(chē)廠商帶來(lái)了更新,更好的技術(shù)和產(chǎn)品,才使得汽車(chē)在最近幾年發(fā)生了翻天覆地的變化,其電子化的速度更是遠(yuǎn)超過(guò)去幾十年,大量的電子器件正在進(jìn)入汽車(chē),代替?zhèn)鹘y(tǒng)的汽車(chē)零部件。
汽車(chē)的電子化帶來(lái)的一個(gè)必然趨勢(shì)就是48V電子系統(tǒng)在汽車(chē)領(lǐng)域的廣泛使用,隱隱有了代替12V汽車(chē)系統(tǒng)的趨勢(shì)。
48V電子系統(tǒng)的必然趨勢(shì)
從1918年汽車(chē)引入蓄電池以來(lái),蓄電池的電壓等級(jí)就是6V,之后由于內(nèi)燃機(jī)排量的增加,6V蓄電池已經(jīng)不能滿足汽車(chē)的功率需求,電壓也就升級(jí)到12V,一直到現(xiàn)在,12V已經(jīng)統(tǒng)治汽車(chē)市場(chǎng)60多年了。
現(xiàn)在,汽車(chē)電氣化的速度增長(zhǎng)逐年加快,電子元器件替代傳統(tǒng)汽車(chē)零部件的趨勢(shì)愈加明顯,同時(shí),在各國(guó)紛紛提出節(jié)能減排,甚至是停止燃油車(chē)的使用的情況之下,如何快速的推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)等新能源汽車(chē)等發(fā)展也提上了日程。
正如之前所說(shuō),滿足這些要求,都需要提升汽車(chē)內(nèi)的電壓功率。
但是由于12V的電壓較低,不能很好的發(fā)揮電動(dòng)汽車(chē)的功能,在推動(dòng)新能源汽車(chē)和節(jié)能減排的過(guò)程中起到的作用很小。
而48V電源系統(tǒng)比12V電源系統(tǒng)能夠儲(chǔ)存更多電量,在配備啟停系統(tǒng)的車(chē)上可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī),減少出現(xiàn)電池電量過(guò)低而頻繁起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)充電的情況,從而避免浪費(fèi)過(guò)多的燃油。
這也正是為什么越來(lái)越多的汽車(chē)廠商開(kāi)始采用48V汽車(chē)系統(tǒng)的原因。
業(yè)內(nèi)專(zhuān)家預(yù)測(cè),到2025年,全世界有五分之一的汽車(chē)將會(huì)采用48V汽車(chē)系統(tǒng)。
48V電子系統(tǒng)的挑戰(zhàn)
即便如此,48V電子系統(tǒng)離真正的普及還有很長(zhǎng)的路要走。
一般來(lái)說(shuō),48V電子系統(tǒng)主要由電機(jī),鋰離子電池和DC-DC轉(zhuǎn)換器三個(gè)主要部分組成。其系統(tǒng)架構(gòu)主要就是利用DC-DC轉(zhuǎn)換器裝置,來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)系統(tǒng)的12/48V雙電壓架構(gòu),從而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)不同電子元件的目的。
因?yàn)閷?duì)于目前相對(duì)成熟的48V電子系統(tǒng)來(lái)說(shuō),并不是一味的直接將原有系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)電壓提升到48V,而是在保留12V電子系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,增加一套48V電子系統(tǒng),即采用一種混合使用的方式,來(lái)實(shí)現(xiàn)12/48V雙電壓的同時(shí)使用。
因?yàn)樵诤芏喙究磥?lái),12V的成本較低,48V的成本較高,但是考慮節(jié)能減排的目標(biāo),12V的二氧化碳減排效果有限,這就需要使用48V系統(tǒng)。
而48V本身屬于安全電壓,比較安全,不需要額外的電壓保護(hù)措施,因此相對(duì)于高壓混動(dòng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō),成本更低。
但是48V電子系統(tǒng)也存在著一定的問(wèn)題,相對(duì)于高壓混動(dòng)系統(tǒng)雖然較為安全,也依然需要12V/48V DC/DC轉(zhuǎn)換器將現(xiàn)有12V板網(wǎng)連接到新的48V板網(wǎng)。
同時(shí),由于電壓需要從48V轉(zhuǎn)換到更低的輸出電壓上,就需要電子元件,尤其是電源IC能夠滿足高耐壓和高頻率的要去,特別是在關(guān)鍵零部件DC/DC轉(zhuǎn)換器上。
電源IC廠商需要怎么做
從之前的描述我們不難發(fā)現(xiàn),隨著48V汽車(chē)系統(tǒng)的廣泛使用,以及與原有12V汽車(chē)系統(tǒng)的混合使用,對(duì)于傳統(tǒng)的電子元件都提出了新的要求。
無(wú)論是在鋰電池,電機(jī)還是在DC-DC轉(zhuǎn)換器核心組件上,電源IC廠商都需要適應(yīng)市場(chǎng)的需求,做出相應(yīng)的變化,推出符合市場(chǎng)需求的產(chǎn)品。
近幾年的數(shù)據(jù)顯示,電源IC廠商也意識(shí)到了48V汽車(chē)系統(tǒng)的發(fā)展潮流,并紛紛跟進(jìn)。
從2014年開(kāi)始,各大廠商都加到了對(duì)于48V汽車(chē)系統(tǒng)的研發(fā)投入,需求技術(shù)合作,在系統(tǒng)相關(guān)設(shè)計(jì),部件研發(fā)方面都取得了很大進(jìn)展。
比如,羅姆在2017年推出了采用Nano Pulse Control的電源IC“BD9V100MUF-C”,其開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間9ns,只需要一顆芯片就可以實(shí)現(xiàn)從60V到2.5V范圍內(nèi)的降壓,降壓比例高達(dá)24:1;
安森美推出的產(chǎn)品能協(xié)助推動(dòng)48V汽車(chē)系統(tǒng)的進(jìn)程,解決方案包括40V-150V中間電壓范圍的MOSFET器件,提供各種汽車(chē)級(jí)功率模塊;
ADI 設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的 LTC3871,是一款雙向 DC/DC 控制器,升壓轉(zhuǎn)換時(shí)使用的外部電源組件與降壓時(shí)相同。
整車(chē)廠商也是如此,在2011年的時(shí)候,奧迪、寶馬、戴姆勒,、Porsche, Volkswagen就聯(lián)合推出了48V系統(tǒng)。
諸如此類(lèi)的產(chǎn)品,不勝枚舉,各大廠商也都是各盡其能,充分發(fā)揮自己的研發(fā)實(shí)力,努力開(kāi)拓新的市場(chǎng)和產(chǎn)品。
不可忽視的中國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)
中國(guó)市場(chǎng)作為最大的半導(dǎo)體消費(fèi)市場(chǎng),無(wú)論是在智能手機(jī)還是在汽車(chē)半導(dǎo)體的消費(fèi)上都位居全球前列。
隨著2017年,工信部宣布將制定禁售燃油汽車(chē)時(shí)間表,新能源汽車(chē)也將迎來(lái)巨大的發(fā)展機(jī)遇。
要知道,2000年以后,隨著人們物質(zhì)生活水平的提高,中國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)就進(jìn)入了高速發(fā)展階段。僅2016年一年,中國(guó)汽車(chē)的產(chǎn)銷(xiāo)量就達(dá)到了288萬(wàn)臺(tái),連續(xù)八年位居全球第一,其中絕大多書(shū)都是燃油汽車(chē)。
而隨著新能源汽車(chē)走上舞臺(tái),這些燃油汽車(chē)都將會(huì)被取代,而這些汽車(chē)當(dāng)中所需要的DC-DC轉(zhuǎn)換器將是一個(gè)不可忽視的市場(chǎng)。
如何抓住此次發(fā)展機(jī)遇呢?
電源IC廠商就需要根據(jù)中國(guó)市場(chǎng)的實(shí)際情況,充分發(fā)揮48V 系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)延伸并符合中國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)的新能源汽車(chē)創(chuàng)新,其中為48V系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的方案可借助DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器融入混合動(dòng)力車(chē) (HV) 和電動(dòng)車(chē) (EV)將會(huì)是重中之重。
很多廠商已經(jīng)走在了市場(chǎng)的前列,比如之前提到的羅姆,在2017年推出的超高速脈沖控制技術(shù)“Nano Pulse Control”,就充分利用了羅姆自身的模擬設(shè)計(jì)技術(shù)和電源系統(tǒng)工藝技術(shù)優(yōu)勢(shì)及垂直統(tǒng)合型生產(chǎn)體制,滿足了新興市場(chǎng)對(duì)于電源IC的新需求,實(shí)現(xiàn)了“電源系統(tǒng)的單芯片化”。
同時(shí),羅姆還專(zhuān)門(mén)為48V系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了窄脈寬控制技術(shù),凝聚了羅姆的電路設(shè)計(jì)、布局、工藝三大尖端技術(shù)。
總結(jié)
汽車(chē)市場(chǎng)是一個(gè)快速發(fā)展切提亮龐大的市場(chǎng),在中國(guó)尤其如此,隨著各國(guó)紛紛推出燃油車(chē)禁售政策,新能源汽車(chē)等新應(yīng)用等爆發(fā)必將帶來(lái)包括DC-DC轉(zhuǎn)換器在內(nèi)的48V汽車(chē)系統(tǒng)快速增長(zhǎng)。
無(wú)論是對(duì)于消費(fèi)者還是對(duì)于元器件廠商來(lái)說(shuō),48V汽車(chē)系統(tǒng)都是一次難得的良機(jī)!