《电子技术应用》

燃油车禁售在即,48V汽车系统市场迎来爆发

2018/5/2 12:50:00

  大多数情况下,因为汽车使用的蓄电池是12V,所以我们开的汽车都是12V的系统。

  本文引用地址: http://www.21ic.com/news/auto/201804/758979.htm

  不过近两年来,在全球各国政府的大力支持下,电动汽车,新能源汽车正在迅速的落地生根,进入消费者的视野。

  尤其是在过去几年的CES上,各大厂商纷纷推出汽车产品,难怪有人说,CES已经变成了车展。

  但是也正是因为来自不同领域的厂商为传统汽车厂商带来了更新,更好的技术和产品,才使得汽车在最近几年发生了翻天覆地的变化,其电子化的速度更是远超过去几十年,大量的电子器件正在进入汽车,代替传统的汽车零部件。

  汽车的电子化带来的一个必然趋势就是48V电子系统在汽车领域的广泛使用,隐隐有了代替12V汽车系统的趋势。

  48V电子系统的必然趋势

  从1918年汽车引入蓄电池以来,蓄电池的电压等级就是6V,之后由于内燃机排量的增加,6V蓄电池已经不能满足汽车的功率需求,电压也就升级到12V,一直到现在,12V已经统治汽车市场60多年了。

  现在,汽车电气化的速度增长逐年加快,电子元器件替代传统汽车零部件的趋势愈加明显,同时,在各国纷纷提出节能减排,甚至是停止燃油车的使用的情况之下,如何快速的推动电动汽车等新能源汽车等发展也提上了日程。

  正如之前所说,满足这些要求,都需要提升汽车内的电压功率。

  但是由于12V的电压较低,不能很好的发挥电动汽车的功能,在推动新能源汽车和节能减排的过程中起到的作用很小。

  而48V电源系统比12V电源系统能够储存更多电量,在配备启停系统的车上可以实现长时间关闭发动机,减少出现电池电量过低而频繁起动发动机充电的情况,从而避免浪费过多的燃油。

  这也正是为什么越来越多的汽车厂商开始采用48V汽车系统的原因。

  业内专家预测,到2025年,全世界有五分之一的汽车将会采用48V汽车系统。

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  48V电子系统的挑战

  即便如此,48V电子系统离真正的普及还有很长的路要走。

  一般来说,48V电子系统主要由电机,锂离子电池和DC-DC转换器三个主要部分组成。其系统架构主要就是利用DC-DC转换器装置,来实现电机系统的12/48V双电压架构,从而实现驱动不同电子元件的目的。

  因为对于目前相对成熟的48V电子系统来说,并不是一味的直接将原有系统的标准电压提升到48V,而是在保留12V电子系统的基础上,增加一套48V电子系统,即采用一种混合使用的方式,来实现12/48V双电压的同时使用。

  因为在很多公司看来,12V的成本较低,48V的成本较高,但是考虑节能减排的目标,12V的二氧化碳减排效果有限,这就需要使用48V系统。

  而48V本身属于安全电压,比较安全,不需要额外的电压保护措施,因此相对于高压混动系统来说,成本更低。

  但是48V电子系统也存在着一定的问题,相对于高压混动系统虽然较为安全,也依然需要12V/48V DC/DC转换器将现有12V板网连接到新的48V板网。

  同时,由于电压需要从48V转换到更低的输出电压上,就需要电子元件,尤其是电源IC能够满足高耐压和高频率的要去,特别是在关键零部件DC/DC转换器上。

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  电源IC厂商需要怎么做

  从之前的描述我们不难发现,随着48V汽车系统的广泛使用,以及与原有12V汽车系统的混合使用,对于传统的电子元件都提出了新的要求。

  无论是在锂电池,电机还是在DC-DC转换器核心组件上,电源IC厂商都需要适应市场的需求,做出相应的变化,推出符合市场需求的产品。

  近几年的数据显示,电源IC厂商也意识到了48V汽车系统的发展潮流,并纷纷跟进。

  从2014年开始,各大厂商都加到了对于48V汽车系统的研发投入,需求技术合作,在系统相关设计,部件研发方面都取得了很大进展。

  比如,罗姆在2017年推出了采用Nano Pulse Control的电源IC“BD9V100MUF-C”,其开关导通时间9ns,只需要一颗芯片就可以实现从60V到2.5V范围内的降压,降压比例高达24:1;

  安森美推出的产品能协助推动48V汽车系统的进程,解决方案包括40V-150V中间电压范围的MOSFET器件,提供各种汽车级功率模块;

  ADI 设计和开发的 LTC3871,是一款双向 DC/DC 控制器,升压转换时使用的外部电源组件与降压时相同。

  整车厂商也是如此,在2011年的时候,奥迪、宝马、戴姆勒,、Porsche, Volkswagen就联合推出了48V系统。

  诸如此类的产品,不胜枚举,各大厂商也都是各尽其能,充分发挥自己的研发实力,努力开拓新的市场和产品。

  不可忽视的中国汽车市场

  中国市场作为最大的半导体消费市场,无论是在智能手机还是在汽车半导体的消费上都位居全球前列。

  随着2017年,工信部宣布将制定禁售燃油汽车时间表,新能源汽车也将迎来巨大的发展机遇。

  要知道,2000年以后,随着人们物质生活水平的提高,中国汽车市场就进入了高速发展阶段。仅2016年一年,中国汽车的产销量就达到了288万台,连续八年位居全球第一,其中绝大多书都是燃油汽车。

  而随着新能源汽车走上舞台,这些燃油汽车都将会被取代,而这些汽车当中所需要的DC-DC转换器将是一个不可忽视的市场。

  如何抓住此次发展机遇呢?

  电源IC厂商就需要根据中国市场的实际情况,充分发挥48V 系统的优势延伸并符合中国汽车市场的新能源汽车创新,其中为48V系统开发的方案可借助DC-DC降压转换器融入混合动力车 (HV) 和电动车 (EV)将会是重中之重。

  很多厂商已经走在了市场的前列,比如之前提到的罗姆,在2017年推出的超高速脉冲控制技术“Nano Pulse Control”,就充分利用了罗姆自身的模拟设计技术和电源系统工艺技术优势及垂直统合型生产体制,满足了新兴市场对于电源IC的新需求,实现了“电源系统的单芯片化”。

  同时,罗姆还专门为48V系统开发了窄脉宽控制技术,凝聚了罗姆的电路设计、布局、工艺三大尖端技术。

  总结

  汽车市场是一个快速发展切提亮庞大的市场,在中国尤其如此,随着各国纷纷推出燃油车禁售政策,新能源汽车等新应用等爆发必将带来包括DC-DC转换器在内的48V汽车系统快速增长。

  无论是对于消费者还是对于元器件厂商来说,48V汽车系统都是一次难得的良机!


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