芝能汽車出品

特斯拉開始使用48V系統以后，在電氣領域和通信架構領域出現了新的動向，48V區域架構正在成為提高電動汽車性能和效率的關鍵技術。

在特斯拉的方案里，還是保留了傳統的48V電池，電源模塊可以在整個電源網絡里提供重要的作用。關于這方面如何設計，Vicor介紹了48V區域架構如何優化電池電動車輛（BEV）的電池系統，這是一種比較有價值前瞻的方案。

當然我們也看到，圍繞12V和48V的方案切換，對低壓電氣架構影響是很大的，所以目前還是以前瞻的思考為主。

Part 1

電動汽車系統的挑戰

電動汽車系統面臨的主要挑戰包括與路邊充電器的兼容性、系統復雜性處理、重量最小化和功率耗散。隨著純電動負載從12V逐漸過渡到48V，包括電機負載、非電機負載（如智能汽車的計算平臺、加熱擋風玻璃等）和功能安全負載（如電動助力轉向、智能電子制動等），這些挑戰變得更加復雜。

●系統復雜性：隨著電動汽車功能的增加，電氣系統變得更加復雜，傳統的集中式架構難以滿足需求。

●兼容性問題：不同電壓標準的充電站（400V和800V）之間存在兼容性問題，導致充電不便。

●重量和散熱：電動汽車需要盡可能減輕重量和有效散熱，以提高續航里程和系統效率。

從這張圖里來看，主要包含了12V和48V負載，整車的低壓負載是通過48V傳輸的，12V的電氣負載是通過48V進行轉換。

從集中式到區域化的電子電氣（E/E）架構轉變，是為了應對日益增長的負載需求。

區域E/E架構配備了高性能計算單元，并通過CAN總線和汽車以太網連接，實現了更高效的負載管理和電源分配。

48V PDN通過集成充電器和48V電源傳遞網絡到電池包中，解決了400V和800V充電基礎設施之間的不兼容性問題。這種集成不僅減少了熱量、成本和重量，還提高了系統的整體效率。

Part 2

設計方案

從整體來看，使用高密度電源模塊的48V區域PDN帶來了多方面的好處，包括減少系統重量、尺寸和復雜性，提供靈活性和可擴展性，加快上市時間，簡化電源傳遞網絡，并減少線束的重量和成本。

通過在電池系統組裝中集成48V轉換，可以在工廠減少車輛組裝時間，并通過集成節省成本。

48V PDN解決方案包括使用BCM6135和PRM3735等組件，這些組件提供了高瞬態響應和效率，以及穩定的調節輸出電壓。這些電源組件的應用，使得48V和12V負載能夠更有效地管理和分配。

為了進一步減少PDN的尺寸和重量，提出了使用虛擬電池的概念，以創新的方式消除或最小化電池的需求。

為了使800V的BEV能夠在400V的充電站充電，基于Vicor NBM9280并行解決方案的充電器，在冷卻液溫度為50°C時也能保持高性能。

高密度電源模塊（如Vicor的NBM9280和BCM6135），可以進一步提高系統效率和響應速度。這些模塊具有以下優勢：

●高效率：BCM6135在800V輸入電壓下的峰值效率可達97.3%。

●高瞬態響應：在負載電流快速變化時，能保持穩定的輸出。

●模塊化設計：每個電源模塊可以輕松并聯或擴展，以適應不同功率需求，從1kW到20kW不等。

從結果來看，通過更小的功率模塊的導入，分布式架構比起原來的集中式電氣架構，能帶來更輕的效果。

為了更好地管理和分配電力，汽車電氣架構從過去的分布式架構，經過現在的域集中架構，逐漸演變為未來的區域架構。區域架構通過高性能計算單元和區域控制單元（ZCU），實現更高效的電力管理和更低的系統復雜性。

小結

這種圍繞電源模塊的48V區域架構，通過使用低壓配電系統優化，不僅減輕了系統的重量和復雜性，還提供了靈活性和可擴展性。從設計層面還是很有特點的！