韭菜花音乐|怎么看待汽车电子车载48V技术方案日期：2020-07-18来源：21IC关键词：汽

日期：2020-07-18
来源：21IC
关键词：汽车电子技术方案电容器安全系统
车载48V技术具有一些独到的优势：有助于降低整体油耗，减少环境危害，甚至能提高发动机的性能。该技术的核心元件是一个强大的降压式（buck-boost）转换器，而TDK集团为该转换器提供关键的无源元件：功率电感器和铝电解电容器。
随着复杂的动力传动管理系统、辅助电子加热等舒适系统， ABS（防抱死刹车系统）、ESP（车身电子稳定系统）等安全系统，以及诸多其它系统的日益增加，车辆的电气负载不断增加，逐渐成为耗能大户。与此同时推动了交流发电机功率水平的稳步提升。在19世纪80年代初，即使豪华车辆其交流发电机也仅输出约0.7kW的功率。然而，目前车辆所需的功率输出已经达到3.5kW ，几乎为原来的7倍。随之出现的问题是，如果14V交流发电机输出这么大的功率，则意味着发电机输出电流将高达250A 。在此电压/电流比下，发电机的效率仅为70% 。这就要求发动机对发电机的输入功率达到5kW 。另外大电流的缺点在于它要求导体的截面积必须很大，这导致车辆重量和整体成本的显著增加。
48V系统可显著提高效率
随着人们对降低油耗和CO2排放量的要求日益提升，市场亟需找到针对性的解决方案。 48V技术应运而生并带来诸多优势，因为它使众多仅通过12V系统无法解决的节能措施得以实现。其功能特性包括：
功率大于5kW时，能量回收效率很高
扩张的启停功能，如缓慢启动或平滑停止
【韭菜花音乐|怎么看待汽车电子车载48V技术方案】电气化单元，如涡轮增压器和电动助力转向系统
支持微混型和轻度混合动力解决方案
48V系统并不是完全替代现有的12V架构。相反，这种方法不禁让我们能对12V系统进行拓展，以处理功率更高的负载，同时还能通过升降式转换器装置将48V系统耦合到这些系统中间。图1解释了这种架构的原理。常规的铅酸或铅酸胶体蓄电池用于12V等级，而锂离子电池则用于48V等级。双层电容器还可并联在此处，以在恢复过程中改善电能的存储状况。

文章图片
图1：集成式12/48V板载电源的架构原理
主要改进在于将发电机的电平设置为48V等级，以实现更高的功率输出和能效等级。两种电压等级通过一个双向降压式转换器装置进行连接。
通过升降式转换器实现高效耦合
在集成的12/48V系统中，最重要的元件是升降式转换器，该转换器允许能量在两种不同的电压等级之间双向流动，并且能提供2～5kW的功率输出。图2显示了这种转换器的电路原理图。在正常模式下，该转换器作为降压转换器，将48V系统产生的功率输出到12V系统中。在此工作模式下， T2一直处于阻断状态，而T1则作为开关工作。如果需要输出48V等级电压，则必须采用升压模式。在这种情况下， T1一直处于接通状态，而T2则工作在脉冲模式下。为最大限度降低纹波电流和电压，实际运用中需要将6个或8个模块进行并联。

文章图片
图2：降压式转换器电路图
除开关晶体管外，爱普科斯（EPCOS）功率电感器和储能电容器也是升降式转换器的核心元件。
TDK集团研发出两种新的爱普科斯（EPCOS）功率电感器系列，作为转换器储能和平滑扼流圈。例如，表面贴装（SMD）型ERU27系列电感器具有高通流能力，且封装紧凑，面积仅为30mm&TImes;27.8mm（图3左侧）。其插入高度为15.5mm或20.3mm ，具体高度取决于电感值。这种紧凑型设计采用了具有高填充系数的扁平绕组予以实现。电感器具有六种不同型号，电感范围涵盖3.5μH到与15μH的范围，饱和电流介入19A与49A之间。为了提高元件在PCB上的机械稳定性，除两个绕组焊盘外，该产品还增加了第三个焊盘。