48V分布式电源架构解决汽车电气化难题

这可增加 4 倍的电量 (P = V • I)，用于催化式排气净化器等重负荷。48V 系统可为混合动力发动机供电，在节省燃油的同时，更快、更平稳的加速，以提高车辆性能。额外的电源不仅可为转向、刹车以及悬架系统提供支持，而且还可增加新的安全、娱乐及舒适特性。

引入 48 伏轻度混合动力系统，一旦完成设计，会有很大的优势。克服对长期存在的 12 伏供电网络 (PDN) 进行改造的犹豫可能是最大的挑战。改变供电通常需要必须进行大量测试的新技术，而且可能还需要能够按汽车产业的高安全性及高质量标准供电的全新供应商。

但数据中心行业在转向 48V PDN 的过程中发现，这样做的优势远远超过了转换成本。对于汽车产业来说，48V 轻度混合动力系统带来了快速推出排放更低、行驶里程更远、油耗更低的全新车辆的途径。此外，它还可为提高性能特性并减少二氧化碳排放提供令人振奋的全新设计选项。

如何最大化 48V 供电网络

增加 48V 电池，为更重的动力总成及底盘系统负载供电，可为工程师提供各种选项。现在有一个增加系统的选择，可以直接处理 48V 输入，也可以保留泵、风扇和电机等原有 12V 机电负载，无需通过稳压 DC-DC 转换器将 48V 转换成 12V。为了管理变革与风险，现有轻度混合动力供电系统逐渐增加 48V 负载的同时，仍使用大型集中式数千瓦 48V 至 12V 转换器，将整个汽车的 12V 电源提供给 12V 负载。然而，这种集中式架构不仅没有完全利用 48V PDN 的优势，而且也没有利用现在可用的高级转换器拓扑、控制系统与封装的优势。

这些集中式 DC-DC 转换器(图 1)绝大多数都很笨重，因为它们使用较早的低频率开关 PWM 拓扑。此外，它们也会为大量关键动力总成系统带来单点故障。

另外一种需要考虑的架构是使用模块化电源组件进行分布式供电(图 2)。该供电架构使用更小、更低功耗的 48 至 12V 转换器，在整个接近 12V 负载的车辆中配电。简单的功率方程式 P = V • I 和 PLOSS = I2R 就可以说明为什么 48V 配电比 12V 更高效。

对于给定功率级而言，与 12V 系统相比，48V 系统电流低四倍、功耗低 16 倍。在 1/4 的电流下，电缆和连接器可能会更小、更轻，而且成本也会更低。此外，分布式电源架构还有显著的热管理及电源系统冗余优势。