用于电动汽车架构的48伏起动发电机

着眼于动力系统的电气化，本文将探讨48v架构的意义，然后探讨48v启动器的一些不同安装选择。

2017年，从汽车原始设备制造商到小型零部件制造商，整个汽车行业都出现了显著增长。一个日益流行的话题是(现在仍然是)汽车电气化;特别是48v架构。事实上，考虑到“48V”(48V)这个词在任何搜索引擎中产生的大量结果，这表明这种车辆系统的工程解决方案将会继续存在下去。

在这篇文章中，我将谈到新电压水平背后的原因，并深入研究它的一个主要应用:48伏起动发电机。

为什么具有48 v ?

最开始一个明显的问题是:“为什么是48v ?”这是一个重要的问题，因为在1990年代末，有人提议用42伏的电力标准来取代12伏的标准。尽管它没有获得动力，但它的目的是解决我们今天面临的一些相同的问题，包括更强大的电动配件和更轻的线束。然而，选择48伏作为标称值有两个主要原因:安全和效率。

当增加电压时，一个主要的关注是它可能对人类造成的潜在安全危害。尽管一些人仍在争论48v架构是否足够安全，但这种电压水平提供了所需的额外电力，而不会漂移到“高电压”领域。

图1显示了48伏电池运行的不同电压水平。正如ZVEI的文件中所提到的，60伏(DC)是电池电压被认为太危险之前的最高安全电压电力移动的电压等级(PDF)。在“正常运行”范围内实现了最佳性能，但车辆内的电子元件应能够承受最坏情况下的高压条件。

图1所示。安全电压的利润率

正如我之前所说的，目前的12伏系统无法满足传统汽车内部不断增长的电力需求。然而，42伏的提议完全取代了12伏的电气架构，48伏则是补充。48v电池只是为新的应用程序增加了一个额外的电源，这也有助于更平稳的驾驶体验。此外，由于48伏电池的电压较高，电线和组件的尺寸和成本大大降低。

仔细看看48伏起动发电机选项

与汽车交流发电机外观相似(图2)，但尺寸略大，48伏起动发电机的初始拓扑位置是在发动机的皮带。皮带驱动起动器发电机(BSG)，也称为P0架构(图3)，是一种具有成本效益的解决方案，可提供高达15%的CO减少₂。

看一些促进恢复系统(PDF)，最大额定功率约为10kW的机械输出升压模式和12kW的电气输出在恢复-都是在48伏。虽然这些数字的额定时间很短，BSG的连续功率可以达到5kW，最大效率85%。

图2。汽车交流发电机

图3。P0起动发电机拓扑结构

然而，随着排放法规的收紧，汽车一级供应商已经开发了不同的启动器发电机拓扑，以进一步减少48伏轻度混合动力汽车的二氧化碳足迹。按升序排列，这些配置提供了更好的减排效果，但也变得越来越复杂和昂贵。

图4。48伏温和混合起动发电机拓扑

曲轴安装启动发电机(P1)

顾名思义，这个解决方案将启动发电机直接安装在曲轴上(将活塞的直线运动转换为旋转运动)。由于没有带传动，这提供了比P0架构更高的扭矩，并且没有带损失，有更大的效率。

最大功率需要10kw，但效率高达94%。然而，这种解决方案的一个重要限制是，由于曲轴和起动机之间没有扭矩/速比，扭矩要求可能很高。这种拓扑结构的一个例子是2010年梅赛德斯-奔驰S400 BlueHybrid。

Shaft-Mounted机(P2和P3)

P0和P1架构都安装在发动机上，但也有其他安装选项，比如在变速箱的输入/输出轴(分别是P2/P3)上安装48v电机。通过提供机械断开，可以提高能量流动效率，并提供混合功能(如电驱动)。

P2架构既可以集成到输入轴上的变速器中，也可以安装在侧面，从而增加了能量回收和电力驱动能力。安装在输出轴(P3)上的解决方案，提供了上述效益的最高水平。轴装电机的明显缺点是一体化成本高。

后桥安装电机(P4)

目前的最终架构包括安装在后桥驱动(P4)。这为车辆提供了4轮驱动能力，一个内燃机在前面，一个电机在后面。P2-P4架构的最大功率需求可达21kW，效率可达95%。移动起动机发电机更接近后轴也提供了更多的混合动力功能的车辆。新的48v电机能够降低CO₂在城市驾驶环境中，根据建筑的不同，排放量最多可达21%。

更重要的是，这种大功率的应用需要很大一部分电子器件来驱动。雷竞技最新app当然，功率mosfet在这些电子模块中扮演着关键角色，但它们需要能够承受最坏的情况，如过度电流和热泄漏。

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