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48V電氣架構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化路徑研究(上)

2024-10-11 08:11:18·  來源:電動汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟  
 
同時(shí),在研發(fā)高級別自動駕駛的同時(shí),需要同步提升整車感知、計(jì)算、通訊、執(zhí)行、電源各個(gè)系統(tǒng)的功能安全目標(biāo),進(jìn)而促進(jìn)E/E電源分配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步轉(zhuǎn)型,其中電源架構(gòu)容錯(cuò)能力、安全可靠、標(biāo)準(zhǔn)化和可擴(kuò)展性是關(guān)鍵。為了滿足電氣網(wǎng)絡(luò)可編程性、免維護(hù)和容錯(cuò)能力的需求,電子保險(xiǎn)絲加速滲透。因此配電系統(tǒng)電壓升級與智能配電逐漸普及成為互相賦能的關(guān)聯(lián)因素。以轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為例,需要具備功能安全ASIL D,需要具備兩個(gè)獨(dú)立電源的可靠性供電。圖片圖 4 雙電壓配電骨干網(wǎng)絡(luò)(左)和雙電源轉(zhuǎn)向冗余方案示意圖(右)圖片來源:《Smart Power devices and new electronic fuses compliant with new E/E architecture for autonomous driving 》248V電氣架構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)解析

2.1 48V技術(shù)基本概念原理

隨著負(fù)載電流的不斷增加,基于歐姆定律:

  • 低壓電氣功率=電壓×電流,電壓加倍,意味著相同功率下可以減小線束直徑,允許更小的端子、連接器,PCB、減輕線束系統(tǒng)的重量和成本;

  • 其他執(zhí)行機(jī)構(gòu),如各類有刷/無刷電機(jī),也將受益于更高的工作電壓,可以采用更少的銅并且提供更大的扭矩,但是尺寸由于電壓平臺和扭矩提升而進(jìn)一步降低,由此帶來性能改進(jìn)和成本降低的滾雪球效應(yīng);

  • 60V通常被認(rèn)為是人類接觸安全的最大電壓。超過這個(gè)觸控安全閾值將顯著增加電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和服務(wù)的成本和復(fù)雜性。因此,48V是汽車低壓系統(tǒng)的使用上限。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)架構(gòu)解析由于12V電源系統(tǒng)產(chǎn)線鏈規(guī)模巨大,技術(shù)相當(dāng)成熟,因此48V系統(tǒng)的導(dǎo)入涉及到架構(gòu)路徑、電源技術(shù)、域控制器及關(guān)鍵芯片、執(zhí)行部件、線束及接插件等關(guān)鍵產(chǎn)品和技術(shù)。圖片

圖 5 48V低壓電氣技術(shù)研究架構(gòu)

根據(jù)與會專家調(diào)研和相關(guān)企業(yè)分享,從功能安全、系統(tǒng)能效以及電壓等級收益,高低壓混合異構(gòu)是整車電氣架構(gòu)的終極形態(tài)。

圖片

圖 6 研討會專家針對電氣形態(tài)調(diào)研

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