Technavio公司于數(shù)日前發(fā)布了一份2017-2021年度汽車48V系統(tǒng)QQ市場(chǎng)的調(diào)研BG。據(jù)TechnavioZX報(bào)道顯示，汽車48V系統(tǒng)的QQ市場(chǎng)在預(yù)測(cè)期（2017-2021）內(nèi)的復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）激增89%。刷微信的時(shí)候無(wú)意間看到這樣一個(gè)算是過(guò)時(shí)的新聞吧，于是了解...

    Technavio公司于數(shù)日前發(fā)布了一份2017-2021年度汽車48V系統(tǒng)QQ市場(chǎng)的調(diào)研BG。據(jù)TechnavioZX報(bào)道顯示，汽車48V系統(tǒng)的QQ市場(chǎng)在預(yù)測(cè)期（2017-2021）內(nèi)的復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）激增89%。

    刷微信的時(shí)候無(wú)意間看到這樣一個(gè)算是過(guò)時(shí)的新聞吧，于是了解了一下新能源汽車的48V系統(tǒng)。

    1. 為什么會(huì)有48V系統(tǒng)

    1988年SAE就提議把標(biāo)準(zhǔn)電壓提高到42V，由于汽車零部件替換的費(fèi)用高昂，所以汽車企業(yè)沒(méi)有積極推進(jìn)實(shí)施。2011年Audi，BMW，Daimler，Porsche，Volkswagen共同提出48V系統(tǒng)，并形成了48V系統(tǒng)規(guī)范LV148。圖1 LV148規(guī)定的電壓范圍(from LV148)

    無(wú)論42V還是48V，都是以60V的安全電壓為基準(zhǔn)，因?yàn)?0V以下的電壓不需要采取額外的安全防護(hù)措施。其實(shí)汽車12V系統(tǒng)至今已經(jīng)60多年，那為什么歐美的汽車企業(yè)要提出48V系統(tǒng)？

    可以將傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)上的高負(fù)載附件電動(dòng)化，且支持更大功率的車載設(shè)備。

    工作電壓由12V提高至48V，損耗減小，線束線徑減小。

    相對(duì)于12V怠速啟停系統(tǒng)，48V更節(jié)能。

    48V系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)還有很多，但是完全由12V系統(tǒng)切換到48V系統(tǒng)，代價(jià)比較大，因?yàn)橐鼡Q的電氣元件比較多。在2018年及以前，傳統(tǒng)主流節(jié)能技術(shù)在12V系統(tǒng)上能夠達(dá)到油耗目標(biāo)值要求，更換48V系統(tǒng)的需求較?。?018年以后，全面升級(jí)48V系統(tǒng)雖能提高節(jié)能效果，但是成本高昂，技術(shù)周期長(zhǎng)，其未來(lái)的發(fā)展前景十分黯淡（中汽研）?；谝陨显?，“12V 48V輕混系統(tǒng)”就受到了青睞。

    2. 48V輕混系統(tǒng)構(gòu)架48V輕混系統(tǒng)簡(jiǎn)單理解就是由BSG，48V蓄電池，12V蓄電池和DCDC變換器構(gòu)成，如圖2所示。

    圖2 48V輕混系統(tǒng)示意圖(from reference 1)

    圖3是Delphi的48V輕混系統(tǒng)。圖3 Delphi48V輕混系統(tǒng)

    圖4是AVL的48V輕混系統(tǒng)。圖4 AVL48V輕混系統(tǒng)

    3. 48V輕混系統(tǒng)BOM成本下圖數(shù)據(jù)來(lái)自Infineon，在ICE上增加48V輕混系統(tǒng)，電子元器件的BOM成本從$339增加到$415。但是在PHEV或者HEV中，由于增加了Inverter、DCDC和OBC，BOM成本增加了$370。不知道我們做的Inverter、DCDC、OBC能賣多少錢，不過(guò)嚴(yán)格的成本管控估計(jì)也是趨勢(shì)。From Infineon “Automotive conference Call”

    4. 48V/12V DCDC

    48V輕混系統(tǒng)中有一個(gè)48V轉(zhuǎn)12V的DCDC模塊，一般來(lái)說(shuō)，這個(gè)DCDC會(huì)采用Buck-Boost電路。這個(gè)拓?fù)浔旧頉](méi)啥好說(shuō)的，但是Intersil的這款芯片還是讓我震驚?。SL78226專門應(yīng)用于48V輕混系統(tǒng)的DCDC轉(zhuǎn)換器，6-Phase 12V/48V Bidirectional Synchronous PWM Controller。以下圖片來(lái)自ISL78226 datasheet。

    典型應(yīng)用電路如下圖所示，Z多支持6相交錯(cuò)控制。Multiphase Interleaving Control

  這種控制方法的優(yōu)勢(shì)很明顯，尤其是對(duì)于磁性器件。

    交錯(cuò)控制使得電流紋波很小，從而減小了輸入電容和輸出電容

    回路的等效電感更小，使得響應(yīng)速度更快

    在大電流場(chǎng)合可以在每一相使用小電感代替整個(gè)大電感，無(wú)論在成本、體積還是重量等方面都會(huì)有優(yōu)勢(shì)。

    再來(lái)回味一下這個(gè)芯片的主要功能：The ISL78226 is a 6-phase, bidirectional, synchronous PWM controller designed to perform power conversion between 12V and 48V buses up to 3.75kW at >95% conversion efficiency. One ISL78226 supports both Buck and Boost power conversion enabling a compact and robust design with minimum components.ISL78226 regulates both voltage and current to control power transfer from bus to bus. The multiphase architecture uses interleaved timing to support up to six parallel power stages per ISL78226. By interleaving the power stages, the ripple frequency is multiplied, reducing input and output ripple voltage and current. Lower ripple results in fewer input/output capacitors and therefore, lower component cost and smaller circuit implementation.A PMBus interface provides system control and diagnostics to support functional safety requirements. This digital interface offers the system controller the ability to program operating modes, voltage and current limit warning, protection thresholds, individual fault response, and rapid fault condition detection.從功能到功能安全，還滿足AEC-Q100，硬件工程師是不是有種被砸飯碗的感覺(jué)？不得不說(shuō)半導(dǎo)體的進(jìn)步對(duì)硬件工程師的影響是深遠(yuǎn)的，把硬件工程師從分立元器件中解放出來(lái)，這就要求硬件工程師對(duì)系統(tǒng)需求，功率器件以及功率器件集成有更加透徹的理解。Reference[1] Exploring the Opportunity Space For High-Power Li-Ion Batteries in Next-Generation 48V Mild Hybrid Electric Vehicle