在传统燃油车时代,12V电压一直是车载低压电子系统的主流选择,因其能够满足大多数车载电气设备的功率需求。然而,随着汽车电气化的推进,包括混合动力系统和各种高功率需求设备的出现,12V系统开始显得力不从心。这促使车企引入了48V系统,以满足更高的功率负载需求。
48V系统的引入最早可以追溯到2011年,当时欧洲车企为应对混动系统的新需求而推出。虽然初期仅在动力系统中应用,而车载其他电子设备继续使用12V,但随着智能化需求的增加,整车系统正逐步转向48V。
电动汽车时代对大功率的需求增加
随着AI技术的发展,数据中心的电源架构正在从12V转向48V,因为48V系统能承载更高的功率负载并降低能耗。在汽车行业,类似的转变正在发生。智能驾驶技术需要更强的计算能力,多种传感器和智能座舱设备也对电力提出更高要求。
目前,汽车上的高功率需求体现在智能驾驶芯片的提升、更多传感器的使用,以及车内高分辨率显示屏和高功率音响等设备。底盘系统也在增加电控主动悬挂、线控技术,进一步提升整车电气系统的压力。
在实际应用中,48V系统可能是与12V系统并存的,或者作为唯一的低压系统通过DC-DC转换为不同设备供电。尽管目前全48V系统的应用还受到供应链发展的限制,如特斯拉Cybertruck是少数量产的全48V车型,但其他车企也在积极探索创新解决方案,比如蔚来为应对现有设备用电需求,采用双12V电源系统的方法。
48V系统推动的半导体技术发展
48V系统需要新的电子元件,特别是中压MOSFET,因为其电池组的充电电压上限是60V。近年来,多家公司已推出80V以上的中压MOSFET,以支持车载48V系统的发展。
例如,英飞凌的OptiMOS™ 7系列提供了80V的车规级MOSFET,具备极低的导通电阻和高功率密度。另外,安森美的T10 PowerTrench系列也为汽车48V系统提供了80V MOSFET,其优化的性能适合电机控制和负载开关应用。
除了硅基MOSFET,氮化镓(GaN)器件也在布局汽车48V系统。GaN器件具有效率高、损耗小的优点,是未来48V系统的潜在选择。多家厂商已推出100V GaN FET产品,以满足汽车市场的需求。
总之,随着汽车电气化和智能化的发展,车载电源系统向48V的过渡是大势所趋。这一转变不仅能满足更高的功率需求,还为未来的系统创新提供了更多可能性。