适用于轻度混合动力汽车的48V汽车系统
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随着全球各地对环境状况（特别是空气质量）这一问题的关注日益提升，汽车的CO2排放量需要通过减少汽车的平均油耗来降低。实现这一目标的方法之一就是采用混合动力发动机，而不是纯内燃发动机（ICE）动力汽车。 在典型的汽车中，牵引动力系统必须能够在非常宽泛的功率和速度条件范围内运行，这通常以“转矩-速度”范围来表示。混合动力系统的采用让系统设计者能够自由地在不同的转矩-速度范围内，以优化每项系统性能的方式，对多重动力源进行布置。电动力源可提供非常高的转矩，且在加速汽车时非常有用，但它仅在有限的时间段内可用。所涉及的具体时间取决于电池大小和电机的转矩输出。借助这种可产生动力源的高转矩，ICE尺寸得以显著缩小。这使其燃油能效也大大提升。然而，添加电动力源当然并非简单的工程问题，需要一种有关许多汽车系统设计考量的方法。 传统上，通过添加高压（〜350V）电池和直接耦合至ICE动力系统的高性能电机，电气化已经得以实现。这些'全'混合动力汽车的定义类别一直是节能汽车，且从提升能效角度看也颇具吸引力。但是，它们也使汽车的成本和重量大大增加。 48V架构 48V架构的选择宽泛，且在不断增加。最基本的系统包括一块电池、一个起动发电机、一个48V至12V转换器，且通常至少有一个48V负载。由于48V汽车仍然保留12V电池和多个12V负载，因此目前这些系统可能会以双电压系统的形式存在。 图1.典型48V轻度混合系统电气拓扑结构 凭借这些双电压系统，大量的新配置成为可能。由于48V系统基本上能够提供更高的功率水平，因此它将支持全新更高功率的外设，如48V E-Turbo和48V E-Roll稳定系统。此外，更高的功率可用性将推动耗电的12V负载迁移至48V总线，以充分利用更高的能效。 起初，双电压系统的12V系统侧将保持原样，减去12V交流发电机。由于没有12V电源的发电源，因此需要有一个转换器负责将48V产生的电力转移到12V侧。尽管转换器需要高能效，但它仍会对所有12V负载施加损耗惩罚，因其需要通过转换器获取电源。在增加的损耗和功率限制之间产生了强大的诱因，能够将12V外设移至48V运行。 这些转换器在设计上为双向的，在高需求期间可同时使用两种电池。双向转换器能够将来自任一电池的电源转换到另一电池，并且可能存在于未来某一段时间内。 除冗余之外，保留12V启动器并没有技术上的原因，将其拆移除可能会成为未来的趋势。如果不再需要它，那么12V电池的尺寸能够显着减小，甚至可以完全移除。但这将是一个大胆的举动，需要非常谨慎地对转换器进行设计。 |
