轻松入门48V轻混系统
来源：罗姆半导体社区
当前的大环境之下，排放法规的收紧已经成为了不可逆转的趋势，甚至已经有很多国家传出要在某一年之内停售燃油车。不过以当前的技术水平和环境之下，要提前停售传统燃油车，显然是为时过早的。目前无论怎么发展纯电动车，或者是hev、phev等混合动力车型，都很难追上传统燃油车的市场占有份额。
怎么样才能让这么多传统燃油车的油耗水准快速跟进，从而应对严苛的排放法规呢？这时候一个全新的概念——48v轻度混合动力系统，就成为了各大车企需找到的技术突破口。
今天我们就来科普一下，这48v轻混系统到底是个什么玩意儿？
众所周知，汽车上的车用电子设备，基本上是由车载的12v蓄电池组提供电力的，本质上是将发动机的一部分动力通过发电后蓄能，然后再用这部分的能量来运作。目前主流的汽车蓄电池电压是12v，以前12v的电压对于车上的电子设备来说是够用的，但是自从自动启停系统诞生之后就不一样了。
具有自动启停系统的车型，在短暂停车之后，电机需要通过带动发动机曲轴来“唤醒”发动机，而这样的负载消耗的功率，要比车上其它用电设备大得多，所以搭配启停系统的电机都经过功率加强，然而12v的车用电压就显得“心有余而力不足”，造成启停系统频繁工作时震动大、反应慢；而且停车熄火后，空调也跟着不工作了，大大影响了用户体验——于是，更大电压的48v系统就应运而生了。
新一代的奥迪a8，已率先搭载了业界最新的48v轻混系统，此外奔驰、奇瑞、长安等厂商都已经确定会在未来新一代的车型上搭载48v轻混系统。
48v轻混系统的基本思想，其实就是通过把车用设备的标准电压提高到48v，使得它能够带动更大功率的车载系统，实现和车上其它系统更好的整合。而它的基本思想的来源，就是目前最传统的hev混合动力车型——相当于带启停的动力系统，与高压混合动力之间的折中解决方案。
48v轻混系统的最大好处，就是在于对发动机启停、起步、刹车等工况下的优化，能直接省下不少油。首先，更高电压下驱动的更大功率的启停电机，能够更轻松地带动发动机曲轴，使得系统工作的延时更短、顿挫感更小，众多老司机们的痛点也就迎刃而解了。
而且，48v系统有了更大容量的蓄电池、更大功率的电机，所以比起一般的启停系统能实现更多功能——
譬如车辆起步、短暂停车的时候，带48v系统的动力总成可以采用纯电驱动，从而避开燃油车起步时最耗油的怠速阶段；刹车、滑行的时候，还可以通过发动机制动回收一部分动能，减少过程中的能量耗散；有一些48v系统，甚至可以在发动机停机的状态下短暂接管空调，给空调压缩机供能，避免空调一并停机。
对于一个供电电压u恒定的电路系统，要满足更高的功率需求p，那么就必须要降低内部电阻r。对于车用的电子系统来说，就要用更粗的导线，这势必导致整车重量的增加，既提高了成本，又影响了油耗。但是如果直接提高电压的话就省事多了。不但高压线束的直径可以减小，甚至诸如电机等元器件的体积也可以减小。所以它对整车轻量化来说是非常有好处的。
大陆集团开发的启停电机模块，集电机、减速器与逆变器于一体，更突显轻量化优势
可能有人会问了，既然这样，为什么不选择比48v更大的电压呢？这是因为如果电压太高的话，就要考虑到高压电路保护、电磁兼容性、车载电气系统的稳定性等问题了。如此一来，开发成本就会迅速提高。而48v的电压是一个在成本、安全、性能等方面兼顾比较好的选择。而且在这个框架下，系统设计不会过于复杂，大多数燃油车都可以沿用原来的动力总成架构、总布置，能节省很多开发的功夫（资金&时间）。
当然，48v毕竟依然是高压系统，从设计、线束选型与保护措施等方面要做的额外防护，依然会比传统燃油车更考究，成本还是会有所上升——但是这已经可以控制在一个比较合理的范围内。目前，48v轻混系统的系统方案，以及核心部件，大部分都是由大陆、博世、联电这样的大型一级供应商开发，它们中的大部分都是主攻48v的方向，对于大多数通过采购来配备轻混系统的车厂来说，开发更高电压的方案显然是多此一举。
目前，在汽车、工业设备和服务器等用途，将配电用总线电压提高至+48v的趋势越来越强，这是因为提供给微处理器、fpga、gpu和asic等的电流量不断增大。以前的+12v或+7v的低电压，配电时的电力损耗过大，压降也会变大。将+12v和+7v提高至+48v的话，可以降低电力损失。不过，如果利用以往的降压型dc-dc转换器技术将+48v一下子转换为+3.3v，则无法实现稳定的降压品质，转换效率会大幅降低。
为此，罗姆此次新开发了两项技术。一项是+80v高耐压mosfet的集成技术，另一项是将开关元件的导通时间缩短至原产品的1/6、即20ns的技术。利用该公司自主开发的脉冲控制技术，实现了“业内最短”的导通时间，可用2mhz的开关频率将+48v电压稳定降至+3.3v。由于实现了大幅降压，无需再利用中间总线电压的二级转换。不但能削减安装面积，还可以提高转换效率。主要用于汽车和工业设备等。
反馈环路的控制方式采用电流模式。相位补偿电路能以短脉冲宽度控制，因此设计时比较简单。采用同步整流方式。输入电压范围为+12.0～65.0v。符合车载半导体ic的质量标准“aec-q100”。配备了过电流保护功能、低输入误动作防止功能、高输入误动作防止功能、输出过电压保护功能、温度保护功能及短路保护功能等。封装采用外形尺寸为4.0mm×4.0mm×1.0mm的24端子vqfn24sv4040。
基于STM32+SHT30设计的环境温度与湿度检测系统(IIC模拟时序)
激光干涉仪角度测量保证机床加工精度
SASE和SD-WAN有什么关系？SASE和SD-WAN的区别
隆基“绿电+绿氢”解决方案助力沙特加速实现“2030愿景”
华为消费者终端业务取得重大突破
轻松入门48V轻混系统
热电阻测量电路常用三线制电桥的原因
行波管的特点及应用
Actel新推FPGA芯片，支持ARM7处理器内核降低70％
物联网时代下，BLE协议在无线通信中的应用
FP5207B：锂电升压音响驱动方案
微软全新Windows系统曝光 搭载微软自己的Android应用商店
基于PL-LCD体系结构的图像拼接技术
TGS2618-C00在液化气泄露中的应用
PCB和PCB LAYOUT相关词汇全解
华硕高清机独享USB 3.0即将上市
汽车排放瞬态工况法测量用气体流量分析仪
一种离子液体填充纳米纤维鞘层的电化学人工肌肉纤维
三星为何说“OLED电视没有未来”？
AI煲仔饭机器人在河南郑东新区街头精彩亮相
当前的大环境之下，排放法规的收紧已经成为了不可逆转的趋势，甚至已经有很多国家传出要在某一年之内停售燃油车。不过以当前的技术水平和环境之下，要提前停售传统燃油车，显然是为时过早的。目前无论怎么发展纯电动车，或者是hev、phev等混合动力车型，都很难追上传统燃油车的市场占有份额。
怎么样才能让这么多传统燃油车的油耗水准快速跟进，从而应对严苛的排放法规呢？这时候一个全新的概念——48v轻度混合动力系统，就成为了各大车企需找到的技术突破口。
今天我们就来科普一下，这48v轻混系统到底是个什么玩意儿？
众所周知，汽车上的车用电子设备，基本上是由车载的12v蓄电池组提供电力的，本质上是将发动机的一部分动力通过发电后蓄能，然后再用这部分的能量来运作。目前主流的汽车蓄电池电压是12v，以前12v的电压对于车上的电子设备来说是够用的，但是自从自动启停系统诞生之后就不一样了。
具有自动启停系统的车型，在短暂停车之后，电机需要通过带动发动机曲轴来“唤醒”发动机，而这样的负载消耗的功率，要比车上其它用电设备大得多，所以搭配启停系统的电机都经过功率加强，然而12v的车用电压就显得“心有余而力不足”，造成启停系统频繁工作时震动大、反应慢；而且停车熄火后，空调也跟着不工作了，大大影响了用户体验——于是，更大电压的48v系统就应运而生了。
新一代的奥迪a8，已率先搭载了业界最新的48v轻混系统，此外奔驰、奇瑞、长安等厂商都已经确定会在未来新一代的车型上搭载48v轻混系统。
48v轻混系统的基本思想，其实就是通过把车用设备的标准电压提高到48v，使得它能够带动更大功率的车载系统，实现和车上其它系统更好的整合。而它的基本思想的来源，就是目前最传统的hev混合动力车型——相当于带启停的动力系统，与高压混合动力之间的折中解决方案。
48v轻混系统的最大好处，就是在于对发动机启停、起步、刹车等工况下的优化，能直接省下不少油。首先，更高电压下驱动的更大功率的启停电机，能够更轻松地带动发动机曲轴，使得系统工作的延时更短、顿挫感更小，众多老司机们的痛点也就迎刃而解了。
而且，48v系统有了更大容量的蓄电池、更大功率的电机，所以比起一般的启停系统能实现更多功能——
譬如车辆起步、短暂停车的时候，带48v系统的动力总成可以采用纯电驱动，从而避开燃油车起步时最耗油的怠速阶段；刹车、滑行的时候，还可以通过发动机制动回收一部分动能，减少过程中的能量耗散；有一些48v系统，甚至可以在发动机停机的状态下短暂接管空调，给空调压缩机供能，避免空调一并停机。
对于一个供电电压u恒定的电路系统，要满足更高的功率需求p，那么就必须要降低内部电阻r。对于车用的电子系统来说，就要用更粗的导线，这势必导致整车重量的增加，既提高了成本，又影响了油耗。但是如果直接提高电压的话就省事多了。不但高压线束的直径可以减小，甚至诸如电机等元器件的体积也可以减小。所以它对整车轻量化来说是非常有好处的。
大陆集团开发的启停电机模块，集电机、减速器与逆变器于一体，更突显轻量化优势
可能有人会问了，既然这样，为什么不选择比48v更大的电压呢？这是因为如果电压太高的话，就要考虑到高压电路保护、电磁兼容性、车载电气系统的稳定性等问题了。如此一来，开发成本就会迅速提高。而48v的电压是一个在成本、安全、性能等方面兼顾比较好的选择。而且在这个框架下，系统设计不会过于复杂，大多数燃油车都可以沿用原来的动力总成架构、总布置，能节省很多开发的功夫（资金&时间）。
当然，48v毕竟依然是高压系统，从设计、线束选型与保护措施等方面要做的额外防护，依然会比传统燃油车更考究，成本还是会有所上升——但是这已经可以控制在一个比较合理的范围内。目前，48v轻混系统的系统方案，以及核心部件，大部分都是由大陆、博世、联电这样的大型一级供应商开发，它们中的大部分都是主攻48v的方向，对于大多数通过采购来配备轻混系统的车厂来说，开发更高电压的方案显然是多此一举。
目前，在汽车、工业设备和服务器等用途，将配电用总线电压提高至+48v的趋势越来越强，这是因为提供给微处理器、fpga、gpu和asic等的电流量不断增大。以前的+12v或+7v的低电压，配电时的电力损耗过大，压降也会变大。将+12v和+7v提高至+48v的话，可以降低电力损失。不过，如果利用以往的降压型dc-dc转换器技术将+48v一下子转换为+3.3v，则无法实现稳定的降压品质，转换效率会大幅降低。
为此，罗姆此次新开发了两项技术。一项是+80v高耐压mosfet的集成技术，另一项是将开关元件的导通时间缩短至原产品的1/6、即20ns的技术。利用该公司自主开发的脉冲控制技术，实现了“业内最短”的导通时间，可用2mhz的开关频率将+48v电压稳定降至+3.3v。由于实现了大幅降压，无需再利用中间总线电压的二级转换。不但能削减安装面积，还可以提高转换效率。主要用于汽车和工业设备等。
反馈环路的控制方式采用电流模式。相位补偿电路能以短脉冲宽度控制，因此设计时比较简单。采用同步整流方式。输入电压范围为+12.0～65.0v。符合车载半导体ic的质量标准“aec-q100”。配备了过电流保护功能、低输入误动作防止功能、高输入误动作防止功能、输出过电压保护功能、温度保护功能及短路保护功能等。封装采用外形尺寸为4.0mm×4.0mm×1.0mm的24端子vqfn24sv4040。
基于STM32+SHT30设计的环境温度与湿度检测系统(IIC模拟时序)
激光干涉仪角度测量保证机床加工精度
SASE和SD-WAN有什么关系？SASE和SD-WAN的区别
隆基“绿电+绿氢”解决方案助力沙特加速实现“2030愿景”
华为消费者终端业务取得重大突破
轻松入门48V轻混系统
热电阻测量电路常用三线制电桥的原因
行波管的特点及应用
Actel新推FPGA芯片，支持ARM7处理器内核降低70％
物联网时代下，BLE协议在无线通信中的应用
FP5207B：锂电升压音响驱动方案
微软全新Windows系统曝光 搭载微软自己的Android应用商店
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TGS2618-C00在液化气泄露中的应用
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一种离子液体填充纳米纤维鞘层的电化学人工肌肉纤维
三星为何说“OLED电视没有未来”？
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