汽車行業是否為模組化動力系統及 48V 電池做好了準備？

作者：Patrick Wadden，汽車業務發展全球副總裁

高密度模組化電源日益普及，加上 48V 電池技術的採用，將推動汽車製造商競相為其車系實現電氣化。

您將瞭解到以下內容：

• 電動汽車製造商如何從模組化汽車資訊娛樂系統中吸取經驗，將其應用於動力系統。
• 為什麼採用 48V 電池有助於電動汽車設計人員在減輕車輛重量的同時，提高電源效率、降低功耗。

鑒於汽車行業漫長而複雜的設計週期，汽車技術發展路線圖很難預測。與其它採購不同，擁有汽車是一項昂貴的長期投入，在涉及行業風險承擔及前沿創新方法時，會强化一種有條理的嚴格思維模式。

也就是說，未來三到五年，我們將看到兩種電氣化趨勢：模組化電源日益普及，48V 電池技術的採用勢不可擋。這兩種趨勢都由 OEM 廠商的汽車電氣化競爭推動。

走向模組化

我們來對每種趨勢進行一下分析。 模組化設計可降低開發複雜性，簡化供應鏈管理以及庫存成本，並可加速實現收益。例如，如果您的汽車資訊娛樂系統出現了故障，經銷商不會派人來修理無線電。他們會拆卸中控台，更換整個前端單元。

隨著最大的汽車公司在給定的 3 年時間內推出多達 15 款不同車型，向可互換設計的過渡將會持續下去。

電源及動力系統工程師已開始借鑒這一策略，將同一覈心設計重複應用於不同特性、不同價位的多個汽車平臺。隨著採用電力系統的車輛比例從現時的約 34% 上升到未來幾年的 50% 以上，這種情況將會變得愈發明顯。

例如，高密度電源模組有助於减少封裝空間和重量，從而可新增續航里程。而且更多的模組化技術還將推動這一變革，其中包括線控轉向和線控制動，它們由電力系統而非交流發電機驅動。這些技術使用電池、有線控制系統和執行器取代了機械組件。

這就解釋了美國三大汽車製造商去年承諾斥資 1,000 億美元開發新汽車平臺的原因，他們解雇了數千名機械工程師，不斷極力尋找電力工程師和電氣化專家來接替他們的位置。

48V 電池的崛起

汽車行業對普遍存在的 12V 電池的喜愛絲毫未减。例如，去年冬天，大量汽車及卡車車主都無意中受益於 12V 鉛酸電池的冷開機效能。其化學成分可確保車輛在嚴寒條件下啟動，這是 48V 鋰離子電池不能實現的。即便如此，用 48V 替代品來增强某些應用的理由仍在不斷增加。

近年來，我們看到 48V 電池的採用開始攀升，特別是在風扇、風機和深冷器等小型輔助組件中。或者以主動懸架為例，這是一種複雜的電子電路，可補償車輛的重量變化。

當您在高速公路上以 60 英里每小時的速度行駛時，這些系統的占空比極低，但當您駛入出口匝道時，重量會發生變化，主動懸架可提供充足的電流，將功率水准提高到 4 或 5kW 的峰值。在 12V 電池上執行這一操作，需要極大的電流，隨即需要大量佈線和線束。 水泵也是如此，其中由於雜散場抗擾度、滲漏、空隙和電磁干擾等因素，12V 電源可能需要長達 9 米的線纜。

因此，眾多新興的最新汽車子系統都傾向於使用 48V 電池，其線纜重 23 克，僅為 12V 同等電池的 10%。通過採用更細、更輕的線束及線纜能够在整個車輛中實現 48V 的母線，從而減輕重量，新增續航里程。

OEM 廠商現在正在專注於減輕車內線束，其重量現時已超過 150 磅，只需替換成較輕的 48V 線纜就可以明顯減輕。話雖如此，但對於眾多汽車製造商、一級供應商和零部件製造商而言，將工廠車間從 12V 改裝為 48V 所需的成本和純投資仍然令人生畏，因為他們已經圍繞一種不斷降低成本的舊技術構建了整個電力基礎設施。

然而，更高的效率、更低的功耗為轉用 48V 電源模組及母線創造了無可爭辯的條件。12V 的現狀很快就會結束，那些拒絕響應這一趨勢的汽車製造商將會在未來的某一時候付出沉重代價。

Patrick Wadden 於 2018 年 10 月加入 Vicor，擔任汽車業務發展全球副總裁，負責公司汽車產業業務的領導工作，其現已成為開發輕度混合動力汽車、EV/HEV 和自主駕駛汽車公司的重要合作夥伴。

Patrick Wadden，汽車業務發展全球副總裁