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向42V汽車(chē)電氣系統的轉換有許多理由。但是，42V的實(shí)際實(shí)現卻由于經(jīng)濟和技術(shù)方面的挑戰而受到種種制約。工程師在解決42V系統種種挑戰的同時(shí)，還在繼續對14V系統的各項指標進(jìn)行優(yōu)化。但將來(lái)，似乎汽車(chē)電氣方面的增長(cháng)將鐘情于42V系統。那時(shí)，生產(chǎn)商將不得不在能夠支持未來(lái)的42V系統的同時(shí)，還要繼續為目前的14V系統繼續提供改進(jìn)型和創(chuàng )新型產(chǎn)品。本文將討論42V的實(shí)現并深入研究未來(lái)的發(fā)展趨勢。 路漫漫但是必然 42V汽車(chē)電氣系統的進(jìn)展究竟如何？更強大的42V標準在按照最初的預測進(jìn)行具體的快速實(shí)施時(shí)拋了錨，而眼下沒(méi)有人認為會(huì )馬上得到快速采用。事實(shí)上，還有一些專(zhuān)家預測根本不可能實(shí)現這一轉換。14V架構和部件的最佳化，包括分布式電源網(wǎng)絡(luò )穩定性技術(shù)，延長(cháng)了14V系統的壽命。不過(guò)，將來(lái)的某一天，系統性能方面的因素將迫使汽車(chē)制造商最終接受通往42V的轉換。成功的電子電氣部件供應商更會(huì )沿著(zhù)這條路來(lái)很好地支持這一不可逆轉的轉換。不過(guò)，在研發(fā)如何成本有效地解決42V電源網(wǎng)絡(luò )所提出的各種挑戰的同時(shí)，制造商將會(huì )繼續對其目前的14V系統的產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化。 推動(dòng)轉換的各種因素 隨著(zhù)汽車(chē)電子和電氣部件的持續發(fā)展，在如何確保提供有效功率方面，制造商面臨著(zhù)前所未有的挑戰。受到新的舒適性和安全性能、提高燃料利用效率、減少輻射、以及駕駛性能的改善等方面的驅使，汽車(chē)電子內容增加的速度從上個(gè)年代開(kāi)始大大加速，而且這種局面在未來(lái)的10"15年內仍將繼續。電氣系統中的一些有代表性的功率負載的電氣功能和性能的實(shí)現要求在汽車(chē)電源的分配和管理方面必須進(jìn)行某種方式的改進(jìn)。這些新的電子系統為通往42V汽車(chē)電子系統的轉換提供了根本的驅動(dòng)力。 采用一個(gè)更高的電源電壓的電氣系統所帶來(lái)的好處包括： 1. 能夠滿(mǎn)足14V系統無(wú)法滿(mǎn)足的一些附件的功率要求； 2. 改善了功率管理能力和系統的穩定性； 3. 降低了電流； 4. 通過(guò)減少電氣配線(xiàn)和部件以及利用電氣系統替代機械系統來(lái)減少了數量、體積和成本； 5. 增加了燃料效率； 6. 減小了車(chē)輛的NVH。 從表面上看，這么多好處似乎已經(jīng)為42V標準的采納提供了足夠的理由。然而現實(shí)情況是，工程改進(jìn)和部件能力的提升延緩了14V系統的壽命。從電氣部件效率的改進(jìn)、架構的改變到系統級的功能集成，以及電源網(wǎng)絡(luò )穩定性的分配方法，都使得制造商延緩了通往一個(gè)完全不同的新標準的大規模轉換。此外，還有許多經(jīng)濟和技術(shù)方面的原因，這也阻止了42V系統的實(shí)際實(shí)現。這些原因包括： 1. 已經(jīng)為14V系統優(yōu)化了的部件技術(shù)和架構的更換成本； 2. 更高電壓和功率電平所帶來(lái)的長(cháng)期穩定性方面的問(wèn)題； 3. 潛在的安全問(wèn)題； 4. 部件和導線(xiàn)打火問(wèn)題。 圖1：42V系統和12V系統各自的優(yōu)勢比較。 42V的前方之路 根據我們的觀(guān)察，決定42V系統結果的并非一兩個(gè)因素的簡(jiǎn)單事情。實(shí)際上是一系列因素相互混合的復雜事情，在做出決策時(shí)必須對這些因素進(jìn)行折衷平衡。的確在某些方面，14V電源網(wǎng)絡(luò )無(wú)法滿(mǎn)足汽車(chē)電子內容繼續增加的道路上所需的電源性能。改往42V系統也確實(shí)具有許許多多的理由，包括從提高燃料效率和輻射改善到能夠實(shí)現更高的安全性能等。但是，事實(shí)上也具有許多維持現狀的理由。在通往42V的轉換中缺乏一個(gè)明確的分界線(xiàn)，從而需要往新技術(shù)研發(fā)方面分配一些資源。汽車(chē)電子供應商還必須繼續研發(fā)和改進(jìn)基于傳統的14V系統的產(chǎn)品。與此同時(shí)，還必須緊盯未來(lái)將支持42V系統的技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展。 圖2：42V系統的應用動(dòng)力隨著(zhù)系統成本降低和汽車(chē)電子內容的增加而增加。 為了認清目前問(wèn)題所在和未來(lái)之路如何走，讓我們看一下上述的優(yōu)缺點(diǎn)。首先可以肯定，對于42V系統來(lái)說(shuō)，沒(méi)有解決不了的技術(shù)難題。實(shí)際的問(wèn)題是成本，部分是由于與14V系統的比較所引起的。例如，42V系統能夠提供壽命可以與12V系統媲美的電池，但需要成本高一些的技術(shù)，比如需要用鋰電池或鎳氫電池來(lái)實(shí)現。電火花和腐蝕問(wèn)題也可以通過(guò)增設電池切斷開(kāi)關(guān)和密封連接器來(lái)實(shí)現，也就是說(shuō)只是增加一些成本而已。 供應商將繼續改進(jìn)技術(shù)來(lái)降低解決上述種種問(wèn)題的成本。同時(shí)，汽車(chē)電子和電氣系統的應用將繼續增長(cháng)。隨著(zhù)42V系統的相對成本的降低和汽車(chē)電子內容的增加，42V系統的采用速率將得到動(dòng)力，如圖2所示。 汽車(chē)電子和電氣供應商面臨的挑戰 目前的現狀對汽車(chē)電子和電氣部件供應商來(lái)說(shuō)意味著(zhù)什么呢？我們堅信這些供應商將繼續在優(yōu)化14V系統的同時(shí)，來(lái)解決42V系統所帶來(lái)的挑戰。這將花費研發(fā)預算，從而影響我們所處時(shí)代的經(jīng)濟。因此，必須采取技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品研發(fā)相結合的策略，從而確保有限資源的最有效利用。 例如，飛兆半導體繼續擴張其30V和40V的低壓PowerTrench MOSFETs產(chǎn)品系列。這些設計的目的是優(yōu)化14V系統的汽車(chē)應用，例如動(dòng)力方向盤(pán)和混合動(dòng)力起動(dòng)器/發(fā)電機、以及電機-和螺線(xiàn)管驅動(dòng)器設計中的效率、性能和電路板面積。同時(shí)，該公司還繼續研發(fā)基于相似工藝的75V先進(jìn)技術(shù)的MOSFET。 飛兆半導體也在研發(fā)新的多功能電源新產(chǎn)品系列。這些產(chǎn)品利用了大量的模擬和功率半導體工藝以及先進(jìn)的、能夠被優(yōu)化并同時(shí)用于14V和42V系統的封裝技術(shù)。 本文小結 將來(lái)，隨著(zhù)汽車(chē)電子內容的持續增加和實(shí)現這些系統的相對成本的更加合理，將會(huì )向42V系統持續不斷地逐步轉移。汽車(chē)電子供應商必須與汽車(chē)生產(chǎn)商密切合作以便更好地理解系統的需求。他們必須在構建能夠用來(lái)支持未來(lái)42V系統的技術(shù)能力的同時(shí)，將研發(fā)預算繼續投入到改進(jìn)和革新其支持目前的14V系統的產(chǎn)品上。在一個(gè)較長(cháng)的時(shí)期內，供應商還必須集中精力并以可接受的成本來(lái)解決42V電源網(wǎng)絡(luò )帶來(lái)的各種挑戰。 |
