未来十年,更多的汽车制造商将采用48v电力系统,以跟上不断发展的驾驶员辅助选择、车载娱乐功能和其他耗电应用。温和混合动力汽车(mhev)需求的增长也落后于这一趋势。

奥迪(Audi)、宝马(BMW)和梅赛德斯(Mercedes)等德国奢侈品牌已经走在采用这项技术的前沿。但是,像福特和丰田这样的公司将很快在更多的低端汽车上提供48伏系统。

马勒动力总成有限公司的首席电力电子工程师Steve Borman说:“将48伏架构引入汽车需要在传统的12伏电源的同时安装合适的48伏电池。因此,额外的成本、重量、封装空间和复杂性通常限制了该技术的规模,高档汽车。

博尔曼解释说:“直到最近,48伏电池组还缺乏实现所需系统性能所需的功率密度、热稳定性和充电速率。然而,由于冷却液泵、油泵和动力转向泵等电动发动机辅助设备的发展,48v系统近年来逐渐变得越来越受欢迎。”

由于寄生损失减少,这些部件从曲柄皮带轮和皮带驱动转换为电机驱动提供了显著的燃油经济效益。一个48伏的电机驱动泵比12伏的替代品表现更好。电子和软件的进步也使这些设备的压力、流量和响应时间的控制更加精确。

此外,还开发了其他48伏电机驱动装置,如电动增压器。他们提供了巨大的潜力,在低发动机转速下提高扭矩输出,而不存在传统涡轮增压器的滞后问题。

博尔曼说:“近年来,随着这些设备的尺寸和重量逐渐减少,功率密度逐渐增加,48伏电机本身的速度、功率和性能都取得了巨大进步。”还开发了带式起动机发电机,以提高启停性能,并保持系统内的功率水平。而且,由于更高的功率容量,从理论上讲,48伏系统的制动能量恢复能力是12伏系统的四倍。

Borman指出:“对燃油经济性和低排放的持续推动,使这些48v技术在主流汽车应用中越来越具有吸引力,目前大多数oem都将mhev作为核心产品开发,主要基于高效汽油发动机。”因此,48v系统和设备的产量提高了,成本也大大降低了。”

根据Borman的说法,48v系统本质上是安全的,不需要高电压插入式系统的重大安全要求。他说48v系统使用类似于12v系统的电线,不需要特殊材料。而且,由于它们可以在与12v系统相同的电流下传输更多的电力,汽车工程师可以减少电缆的厚度,以节省成本和重量。

Borman称:“(传统上),在汽车中安装48v电池和相关系统的额外成本、复杂性和包装挑战,给原始设备制造商带来了技术和资金上的障碍,事实证明这些障碍难以克服。”“直到最近,电池技术才发展到能够提供真正的性能和效率效益,同时达到可接受的耐久性水平的阶段。”

马勒公司的工程师最近开发了48v电池组来解决这些问题。它允许非常高的充放电率(高达20千瓦峰值)从一个紧凑,低容量单位。

Borman说:“使用大功率钛酸锂电池可以实现高充电率,并确保在宽操作温度范围内良好的热稳定性。”“该组件包括一个高效率的集成冷却系统,以确保电池温度保持在最佳范围内。

博尔曼声称:“根据新的全球统一轻型汽车测试程序进行的测量表明,电池的复杂管理系统能够保持能量在高效区域内流动。”“在紧凑MHEV应用中,这将带来高达15%的潜在燃油经济性效益。”