![Lightning motorcycle image](/files/live/sites/vicor/files/images/resources-library/podcasts/Vicor-podcast-Lightning-Motorcyle-medium.jpg?t=767)
从派克峰到 Bonneville 盐滩,Lightning 的速度超越内燃机摩托车
Lightning Motorcycle 设计的电动摩托车在各个领域都表现出色。了解 Vicor 电源模块如何支持下一代摩托车的详情
这是大势所趋。随着时间推移,汽车电源系统的电压逐渐升高,我们正迎来向 48V 电源过渡的巨大飞跃。Vicor 电源模块使这一过渡变得非常简单。
过去 20 年来,工程师们一直预测,汽车电气系统电压将从 12V 提高到 48V。但是,成本和惯性促使各厂商一直采用 12V 电路,只是偶尔在大电流应用中有针对性地使用 48V 电源。
但是,特斯拉硬件工程副总裁 Pete Bannon 表示,12V 电源系统即将退出历史舞台。他在特斯拉年度投资者日大会上说:“我们现在正在寻求做出一项改变,那就是告别过去 60 年来一直使用的 12 伏电源系统。”
Bannon 解释说,进行这一过渡的理由很充分。“60 年来,汽车对电力系统的需求一直在稳步增长,以至于我们现在必须使用规格更高的电线,在整个汽车中驱动超过 200 安培的电流。这就增加了汽车重量和成本。”他说道。长期以来,正是这些因素促使行业相信电力系统将发生彻底转变。
“Cybertruck 和特斯拉将来推出的所有平台都将采用 48V,”Bannon 宣布,“这样就可以将所需电流减少到四分之一。而且,由于线束中的功率损失是电阻乘以电流的平方,因此电流减小到四分之一,意味着在汽车中分配能量时的功率损失将减少到十六分之一。这使我们可以使用更小的电线、更小的电子保险丝和更小的控制器,减小散热器的大小,甚至彻底不再使用散热器,帮助减小汽车体积和重量。”
到目前为止,48V 技术的应用还很有限。“48V 系统面世已有几年,为轻混合动力汽车的起动机-发电机和其它大功率配件(如主动悬挂和动力转向)提供动力。”Guidehouse 的电动汽车高级研究分析师 Mike Austin 说道,“正如特斯拉在演示中所讲,电压越高,电流就越小,需要的电线也更细,可减轻重量和节约成本。”
图 1:低压架构的未来(Cybertruck、Optimus 和未来的汽车 - 全部采用 48V)。
然而,尽管简化的线束成本更低,更容易安装;但 48 伏电源组件更昂贵。这一直是一个重要因素。“它到目前为止没有得到更广泛的普及,大多就是因为成本的原因。”Austin 解释说,“48V 电池和控制器比目前日常使用的 12V 起动机和电池更贵。”
白炽灯丝的脆弱性是另一个长期障碍。汽车内部的灯泡数量众多,使淘汰 12V 系统的想法变得不切实际。然而,LED 照明已经包括了适当的电路,可以提供 LED 照明灯使用的低电压。这意味着它们应该能够像使用 12V 系统一样使用 48V 系统,Vicor 公司汽车营销总监 Greg Green 说道。Vicor 是一家专业生产电源模块的公司。
图 2:使用传统转换器,以 94% 的效率管理功率损失。
通过彻底消除低压电池,可以解决电动汽车(EV)设计中的成本问题。相反,这些汽车可以使用电源转换器,将牵引电池的高压降低,给车载系统供电。Austin 说:“在电动汽车设计中,这一点更容易做到,只需要对驱动电池的电压进行转换。如果特斯拉计划在其汽车中使用 48V 为所有低压电子元件供电,就可以降低复杂性,减轻重量,节省材料。”
这正是 Vicor 在大力推广的做法。“对于燃油车,从使用 12V 交流发电机过渡到 48V 的过程中需要付出额外的代价。但对于电动汽车来说,过渡到 48V 是自然趋势。”
图 3:系统从过载的 12V 系统过渡到 48V。
根据 Green 的说法,他们不仅可以受益于线束重量和体积的减小,而且由 48V 系统供电的一些设备也可以受益。“与使用 12V 电源相比,压缩机和泵在使用 48V 电源时更加高效。”他说到,“这真的是一举两得。”
关键在于开发能够按需提供电力,同时具有电池稳定性的电源转换器。Vicor 表示已经解决了这一问题。“我们一直在与客户合作,开发非常紧凑的 DC-DC 转换器,将高压电池电压转换为 48V。”Green 说道。对于任何传统 12V 设备,Vicor 提供了额外的模块,可以将电压从 48V 降低到 12V。
特斯拉宣布即将推出一项技术是一回事;而公司实际交付是另一回事。因此,Cybertrucks 能否量产,能否批量交付给零售客户,让我们拭目以待。
图 4:全球预测——采用不同电力系统的汽车。
但是,不管特斯拉怎么做,其他汽车制造商也已经制定了 48V 汽车生产计划,Green 说道。他还表示,Vicor 的首批客户将在今年晚些时候宣布推出一款新型号,预计将在 2023 年或 2024 年初上市。到 2025 年和 2026 年,预计将有更多客户跟进,而 12V 系统将在下一个十年逐步退出历史舞台。
“48V 系统是特斯拉将来的低压系统设计方向,业内其他厂商也很可能会在适当的时候跟进。”Bannon 总结道。
本文最初由 Design News 发表。
从派克峰到 Bonneville 盐滩,Lightning 的速度超越内燃机摩托车
Lightning Motorcycle 设计的电动摩托车在各个领域都表现出色。了解 Vicor 电源模块如何支持下一代摩托车的详情
长途卡车运输的未来正在你附近的高速公路上自动化加速
Kodiak 自动驾驶技术彻底改变了长途卡车运输。了解有关驱动肩负重任的"观察"传感器的 Vicor 电源模块的更多信息
固定比率转换器提升电池生命周期效率
功率转换技术限制了电池生命周期的生产率。Vicor 高密度固定比率转换器可实现更高的效率
固定比率转换器在电池生命周期中释放创新动力
双向 DC-DC 转换器在不断发展的电池生态系统中起着至关重要的作用。了解高密度电源模块如何推动新的生产力