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俯瞰“48V电气系统”的前世今生

消耗积分:1 | 格式:rar | 大小:0.4 MB | 2017-11-21

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42V电气系统如何败北?
  一开始了解这个48V系统,是见于以前的技术在线的文章,到2013年年底的时候,还做了一个48V电气系统的合集。而我恰好有机会在这个电压等级上,也做了充电机和DC/DC的项目,没有太多在意,以为是欧洲车厂自己搞出来的事情,确切来说德国工程师搞出来的事情。再看看10年以前,2000左右由欧美引导的42V系统的失败,不由有了一些偏见。不过实话说,在以一个系统性的角度来看问题以后,这个48V的电气系统升级,恰恰也是基于排放和油耗的逼迫之下,对大多数传统的内燃机车较为适用而且具有前瞻性的发展方向。所以我对此不免花了一些时间,来整理资料和做一些较为深入的学习,在此做个介绍,如有错误,欢迎大家指出。
  42V电气系统如何败北?
  42V系统的构思由来已久,从1990年开始,在SAE和各个地方的工程师协会就考虑在往这个方向努力,为此还制定了以下的标准。
  • J2622 Battery Connections for 42 Volt Electrical Systems Tests and General Performance Requirements
  • J2576 Blade Fuses - 42 V System
  • J2651 Jump Start Connections for 42 Volt Electrical Systems
  其历程也红红火火一阵子,但是最终归于沉寂,在某些部件上面倒是留存下来42V系统的电压。从总体来看,42V的电压系统会被放弃主要有以下的原因:
  1. 12V发电机经过改进:通过液冷的方法,突破了原有的限制,使得迁移的机会成本变得更高。
  2. 42V系统的各个部件的技术发展:技术投资是需要钱的,使用高的电压等级,需要从用电附件、连接器和功率电子部件,很多层面去解决问题,当初整车企业的尝试明显对供应商的生态圈没有足够的刺激。
  3. 42V混动系统对高压混动系统的失败:从当初的概念对比可以看出,过低功率的对动力总成的提升用处不大,并没能直接反映到油耗上去,有两个曾经的例子较为典型,其架构如图1所示:
  1. GM Silverado/Sierra: 42V FAS, E/HPS at 42V
  2. Toyota Crown mild hybrid: 42V B-ISG drives steering
  俯瞰“48V电气系统”的前世今生
  图1 汽车工业第一代中混系统
  48V系统的前世今生及未来
  48V系统的前世今生
  2011年,由德国的几个车厂联手推动了这个48V的概念,着手制定LV148标准。这个48V的概念,有以下的不同:48V的目的是改进原有的12V起停系统;48V负载上可以进行扩展,可以为长期的演进做准备,如图2所示。
  俯瞰“48V电气系统”的前世今生
  图2 48V系统概览
  48V系统的两条路径
  48V系统的第一条路径,是在原有欧洲较为普遍采用的Start-Stop的基础上,进行升级和改造。由于48V总线系统相较于12V系统可以提供更大的功率,因此对于发动机状况的改善也就有了较大的提高。
  

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