特斯拉股价持续高涨，证明了电动汽车/混动汽车的前景，也证明了市场需要更绿色/节能的出行方式。传统燃油汽车也好，电动汽车也好，为了减轻系统功耗，都在努力尝试在动力系统中直接增加48V直流（DC）总线系统。

采用48V的好处有哪些？从欧姆定律来看，电压越高电流越小，导线的损耗和散热就越小，这也是为何电网采用高压输配电的原因。对于汽车而言，目前的12.6V铅酸电池是一个传承久远的折中方案，可以兼顾体积、容量、成本、寿命和安全等因素。

然而现在的汽车需要比几年前的汽车拥有更多的电子设备，除了发动机、灯、收音机、电动天窗、电动助力转向、网络和信息娱乐等基本功能，现在还会集成很多其他安全便捷的功能，尤其是高功耗的ADAS系统，如果继续采用12V电源的话，会造成线束的发热和损耗，如果采用更粗的线束，又无法满足汽车轻量化及成本要求。

48V供电系统诞生

与传统的12V铅酸电池不同，48V电池采用了锂电池系统，具有更高的重量和体积能量密度。

在某些方面12V/48V微混系统是一个折中的方案，但与其他折中方案不同，这种方案有很多的优势，降低成本，提升效益和回报率（来源：Delphi科技）

在这种方法中，48V电池——按照汽车标准LV148的规定——作为补充与12V铅酸电池结合使用（这样能够提供3KW的额定功率）。12V电池和48V电池将连同他们的配电线束一起使用，在需要功率输出的时候两块电池都提供能量输出，比如12V总线可以为点火、照明和信息娱乐系统提供电源，而48V总线将负责底盘控制系统、空调、调整悬架、回收制动能量、驱动电动增压器和涡轮等。

双电压微混方式将有效分配电压和可用的功率，从效率和运行的角度来看这是最有意义的（来源：Delphi科技）

考虑一个基本组件：发动起启动器，48V电池如何改变发动机启动器的基本架构，从而更好的增强启停效果，这种方式有利于减少在红绿灯和停车等待时的燃油消耗，进一步增强燃油效率。在大多数只有12V电池的汽车中电池为启动器提供动力，交流发电机作为充电器，然而48V和12V的组合使用可以提供高达10KW的功率，启动电机和独立的交流发电机被集成的启动发电机（ISG）或带式启动发电机所取代，48V锂离子电池和双向DC/DC转换器会被封装在坚固的盒子内，这其实是一种弱混动力系统，与内燃机协同工作。它可以提供三分之二的好处，但是只有三分之一的成本，而经济效益增加了15%到20%。

为什么是48V和12V

10几年前，业界关于24V的讨论非常的激烈，一些主要厂商甚至已经开始生产24V连接器、开关、继电器和其他基础部件。此外关于汽车是否应该完全淘汰12V电池仅采用24V电池，还是让它们共存，这个争论一直未解决。但是24V电压无法更好地体现高总线电压所带来的优势。

同时，在大多数地区超过60V的直流电压被认为是不安全的，需要特殊的接线注意事项、安全锁、使用导管和物理屏蔽等。所以目前48V成为了主流标准，48V系统的峰值会低于60V，也就是满足安全要求，从而减少了安全认证等步骤。

电源管理的难题

除了48V之外，电动汽车还有800V/400V的动力电池系统，这些高压系统都给功率电子设计带来了更多难题。

“今天电气化面临的挑战是：降低成本，减少二氧化碳排放以及电源管理需求的变化，为传统的12V负载供电，为更轻、性能更高的车辆提高功率水平，加快充电时间，以及管理800V和400V电池系统。”Vicor 汽车业务发展全球副总裁Patrick Wadden说。

汽车、卡车、公共汽车和摩托车的制造商都在尝试采用更多的电力电子，以提高内燃机的燃油效率并减少二氧化碳排放。有许多电气化选择，但大多数制造商选择48伏的轻度混合动力系统，而不是全混合动力系统。在轻度混合动力系统中，除了传统的12V电池外，还增加了48V电池。

“当车上有一个800V或400V的供电电池时。Vicor可以直接将800V或400V转化为48V，为电动涡轮、挡风玻璃和冷却泵等负载供电。这样通过创建48V供电总线，可以完全取消48V锂电池供电系统，为OEM提供了更高的功率密度，同时减轻了重量和尺寸，并且这些解决方案完全可扩展，支持从入门级到豪华级的各种需求。

图：启用虚拟48V电池（来源：Vicor）

图：从12V切换到48V的系统（来源：Vicor）

48V技术可有效分配电力

48V技术可将功率容量提高4倍（P=V*I），可用于较重负载，如启动时的空调和催化转化器。为了提高车辆性能，48V系统可以为混合动力汽车提供动力，在节省燃油的同时实现更快、更平稳的加速。

Wadden说：“最大挑战是人们面对新技术的犹豫不决，对于汽车工业来说，48V轻度混合动力系统提供了一种快速引入新车辆的方法，这种方法排放量低、续航里程长、耗油量高，而且具有实用性。它还提供了新的、令人兴奋的设计选项，以实现更高的性能和功能，同时还能减少二氧化碳排放。”

绝大多数集中式DC-DC转换器体积大、重量重，因为它们使用旧的PWM低频开关拓扑，所以业界也很少有更换的需求。一个更为先进的体系结构是使用电源模块和分布式的电源轨。

Wadden说：“使用分散式模型的好处可以在系统级实现，在车辆周围使用更轻的电缆：将转换器放置在离负载最近的位置有一些好处，可以最小化阻抗和电阻，简化冷却方法，在某些情况下甚至可以消除冷板或液体冷却。通过更多的选择和灵活性来实现功能安全。”

这种电源传输架构使用更小、功耗更低的48V-12V转换器，因此分布式电源结构在电源系统中提供了显著的热管理优势。

“让我们看一个集中系统与分散系统的关系图。左边是集中式传统架构，有一个3.3KW车载充电机，400V的输入到12V的输出，为车内的12V负载供电。右边是分布式电源架构：转换器被放置在负载点上，分布式架构取消了车载充电机，并根据需要在车辆周围分布电源。这也允许使用冗余电源实现ASIL FUSA。随着电力需求的增加，管理变得越来越困难，需要取消这些老式的车载充电机。”Wadden说。

新的48V PDN支持传统的12V负载，并可使用传统线束支持新的大功率驱动、转向和制动系统。与体积更大、体积更大的离散解决方案相比，在负载不断增加的情况高密度模块更具优势。Vicor提供多款模块用于48V供电，这些设备包括固定比率和可调节的转换解决方案，支持降压或升压模式下的48V和12V负载。这些转换器可以装在一个单独的外壳中，或者使用更小更轻的48V PDN分布在整个车辆上。

图：集中式与分布式架构区别（来源：Vicor）

图：传统模式和分布式功耗损耗对比，相比而言集中式的功耗损失为分布式的四倍（来源：Vicor）

图: Vicor解决方案（来源：Vicor）

当OEM需要在离负载最近的车辆周围放置电压转换器，或者将48V降到12V或将12V升压到48V时，都可以选择Vicor的NBM系列产品。

使用400V和800V充电站时，车辆与任何充电站的兼容性要求转换解决方案尽可能简单，但最重要的是高效。NBM6123采用61 x 23mm CM-Chip封装，提供6.4kW固定比率400V和800V转换，实现了路边充电站和不同车辆之间兼容性的可扩展、高效、高密度解决方案。Vicor解决方案的双向能力允许同一模块用于升压或降压转换。NBM6123还可用于在充电期间向车辆输送空调，从而最大限度地减少蓄电池平衡电路。

结论

如今，汽车电气化的发展形式多种多样，供电系统非常复杂。一辆车有许多不同的系统，每个系统可能有不同的动力要求。模块化电源方法本质上更加灵活和可扩展，能够应对各种挑战。Vicor的高性能解决方案体积小、重量轻，旨在解决任何系统的电源转换、充电和输送问题。