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碳排放“紧箍咒”迫使车企紧急上马48V系统 电感器设计存挑战

2018-12-06 17:23:57 来源:大比特商务网 作者:程丰荣 点击:353

【大比特导读】随着国家对环保的严控,近来对48V混动系统的讨论也越发热烈。

随着国家对环保的严控,近来对48V混动系统的讨论也越发热烈。

以电动车为代表的新能源汽车被视为汽车制造商减少环境污染的方式之一。而实际上大部分汽车制造商预测,到2025年电动汽车的销售额只会占所有汽车总销售额的25%,意味着75%汽车仍是普通的内燃汽车,不可否认,内燃汽车在未来相当长的一段时间内还会长期占据历史舞台。

碳排放“紧箍咒”迫使车企紧急上马48V系统   电感器设计存挑战

虽然相比广义混合动力技术,48V混合动力在很多国家和地区无法享受福利性政策和补贴。比如在中国汽车市场中,由于48V混合动力系统无法进入新能源目录,所以无法享受新能源汽车牌照等优惠措施;且48V子系统确实会增加汽车成本。

但对不少车企来说,48V系统可以缓解日益严苛的排放政策要求以及日系混动车带来的强大压力。在美国、欧洲、中国和韩国,汽车制造商需要在未来十年使其汽车CO2排放减少22-36%,以符合现行法规。

48V电气系统在当下可以看做是一个可行的出路。汽车制造商认可它是实现更低CO2排放、提升燃油经济性和增强汽车驾驶性能的一条途径。CO2排放和燃油经济性监管要求正在推动48V轻混系统的采用。

从全球汽车厂商的动态来看,显然,48V的推广现已在全球展开。

欧洲OEM厂商,如奥迪在其SQ7 TDI型号的车上装备了48V系统,该系统为电动压缩机和机电式主动侧倾稳定系统供电。

奔驰也已经进入到国内搭载48V系统的奔驰车型。外媒表示,未来奔驰C级还将用1.5T四缸发动机加上48V系统的动力组合来取代现款上的2.0T发动机。不久前巴黎车展上奔驰亮相的GLE等新车上,搭载的48V混动系统也是其不小的亮点,由此可看出48V系统对于奔驰来说已经上升到了战略层面。

意大利-美国OEM厂商菲亚特克莱斯勒也有类似计划;韩国OEM厂商现代和双龙也已展示了48V轻混系统。

吉利和一汽集团在内的众多中国OEM厂商也宣布,将在未来几年推出48V轻混汽车。

从整个业界的趋势来看,48V已经成为了所有车企都争相发展的新的技术方向。业内人士表示,采用48V并不是新时代的黑科技,但它确是内燃车过渡到新能源汽车的平衡点。

48V系统通常由几个核心部件组成,包括48V电池、48V启动器/发电机和12-48V DC/DC转换器。

48V子系统除了这三个共有部件外还可添加其他部件,如电动压缩机、电机式侧倾稳定、电动挡风玻璃清洁和各种电动机,以支持水泵和冷却风扇等功能。

48V系统的采用,也对被动元件的技术指标产生了影响。

被动元件是汽车电子的重要组件,据台湾车辆研究测试中心预计,由于平均每辆汽车中各类被动元件的用量总和超过5000个。

碳排放“紧箍咒”迫使车企紧急上马48V系统   电感器设计存挑战

以电感器为例,电感器在汽车电子中的应用范围非常广泛,主要用于汽车导航、定位,辅助驾驶、汽车音响等信息娱乐设备用的电视、录音机收信等,是作为一切集成电路的基础,可以说几乎应用与每一个汽车电子部件中。

48V电机低压大电流特征,还会使得电机电感减小。这是因为反电动势下降了,电机匝数减小了。低电感使得对PWM谐波电流的抑制作用大幅削弱,从而电流波形的毛刺就会增加。这些毛刺是有害的,会产生高频谐波损耗,铁芯、磁钢、绕组的损耗都会增加。另一方面还会带来电机尖锐电磁声。因此48V电机需要控制器采用更多的谐波抑制策略。

此外,在所有48V系统中,还必须设计保护电路。常见的保护功能,如欠压锁定(UVLO)和过压保护(OVP),确保电池不会充电过猛或过度充电,而峰值电感器电流限制有助于防止每个电源相承受过大应力,并使电感器饱和。

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