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采用48V车用总线带来的后果是…

时间:2018-10-14 作者:Bill Schweber 阅读:
熟悉汽车电子的你,想必已经了解48V总线将整合于新一代的车辆中,将有助于补强(但不能取代——至少目前尚未取代)长久以来的12V直流电(DC)电池,以及电动车(EV)、油电混合车(HEV)的子系统。这一变革将带来哪些影响呢?
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48V总线将改变车辆的电气子系统,但我们能否预先设想到它将会对于其他相关和不相关的应用带来哪些影响?

想必您已经了解48V总线整合于新一代的车辆中,将有助于补强(但不能取代——至少目前尚未取代)长久以来的12V直流电(DC)电池,以及电动车(EV)、油电混合车(HEV)的子系统。其根本原因众所周知:由于安全功能、先进驾驶辅助系统(ADAS)、怠速熄火(start-stop)装置、动力辅助转向(EPS)以及自动定速巡航控制等系统迅速普及,导致车子的电力负载增加,即直流电(DC)轨耗尽。

以12V提供所有动力意味着大量的线缆IR和I2R损耗,以及低效的电力转换。虽然其中一些问题可以经由使用较粗的厚重线缆和连接器来解决,但这毕竟是花大钱的处理办法。

48V电池并不是简单地将4个现有12V铅酸电池串联起来,因为这只会占用太多空间,并且导致新的电池管理问题。相反地,48V更像是一种锂电池单元;博世(Bosch)电池即为其中一例,如图1所示。

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该48V电池采用被动冷却,其尺寸为309mm x 175mm x 90mm (相当于12x7x3.5英吋),容量为8A-hr,重量有7kg,额定放电功率为11kW。图中#1是终端,#2是CAN连接器(来源:Robert Bosch GmbH)

值得注意的是,这种电池并不大,而且其外形也与广泛使用的铅酸电池不同。它可以放置在车子的行李箱、座椅下方或是后座后面。此外,当然还需要一些智能电源管理电路。最后,12V和48V总线并不会单独使用,而是像团队一样共同运作,使用IC在两个方向上管理其间的能量流。

从技术上来看,这种双总线系统的首要意义十分明确且易于理解。但仍值得探讨的是如此大规模和戏剧化的转变将发生什么未预见到或意外的后果?是会更好,有时甚至更糟?思考其他可能发生的事情着实令人兴奋。

例如,新的48V总线是否还会找到其他的非汽车用途?如同12V铅酸电池、外形尺寸及其相关电路成为其他应用广泛使用的低成本电源?双总线系统会成为常见的其他情况吗?最终是否会有一系列用于各种车辆和休旅车(RV)的48V独立装备和配件?相关的电源控制组件(如MOSFET)是否会找到其他非汽车应用?内建网络接口(CAN、I2C、SPI、USB或其他)的真正智能电池是否会成为标准?当启动电池没电时怎么办?你该如何发动汽车?这些都得靠时间来说明一切。

意外或无法预见的后果是技术和社会变革的一大谜团。当计算机内存(磁盘和RAM)开始变得更便宜、相当便宜,然后非常便宜后,许多人认为更多可用的内存意味着应用程序和软件最终将有足够的内存,得以高效率地运行。我们知道接下来会发生什么:这些耗用内存的项目胃口越来越大,而且占用了大部份资源。它看起来“应该足够”实际上却是“永远都不够”。当然还有其他的例子,例如无线电广播产业由于未能意识到因特网和串流媒体将如何对其产业造成重大冲击,最终失去了很多听众及其影响力。

其他长期可能出现的后果包括为了解决某一项新应用问题而开发的材料和技术之适应性。大众市场MEMS技术最初是专为安全气囊的加速度计而打造的,如今则进一步发展成为医学研究和医疗装置的重要工具以及光学组件。

当然,无法预料的后果已经伴随我们好几个世纪了。对此情况,一个发人深省的观察是科学历史学家创作的优质电视连续剧《联系》(Connections),其中包括10集长度为1小时的电视节目,现在还发行了DVD盒装版,如图2。

虽然它的时间要追溯到1978年,但时至今日仍然适用。它让我们看到事物如何先按预期地被使用了,然后还能应用于其他较不相关的需求,这正提醒了我们,如同Yogi Berra所说的,“预测是很困难的,特别是当它涉及到未来。”(predictions are hard to make, especially about the future.)

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电视连续剧《Connections》在其首次播出的40年之后,依然存在价值,因为它展现了创造力和协同作用如何让发明家以不可预见的方式有效利用其他人的进展

无论是否与汽车应用相关,您认为采用48V车用总线后将会带来哪些难以预料的后果?

编译:Susan Hong

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Bill Schweber
EE Times/EDN/Planet Analog资深技术编辑。Bill Schweber是一名电子工程师,他撰写了三本关于电子通信系统的教科书,以及数百篇技术文章、意见专栏和产品功能介绍。在过去的职业生涯中,他曾担任多个EE Times子网站的网站管理者以及EDN执行编辑和模拟技术编辑。他在ADI公司负责营销传播工作,因此他在技术公关职能的两个方面都很有经验,既能向媒体展示公司产品、故事和信息,也能作为这些信息的接收者。在担任ADI的marcom职位之前,Bill曾是一名备受尊敬的技术期刊副主编,并曾在其产品营销和应用工程团队工作。在担任这些职务之前,他曾在英斯特朗公司(Instron Corp., )实操模拟和电源电路设计以及用于材料测试机器控制的系统集成。他拥有哥伦比亚大学电子工程学士学位和马萨诸塞大学电子工程硕士学位,是注册专业工程师,并持有高级业余无线电执照。他还在计划编写和介绍了各种工程主题的在线课程,包括MOSFET基础知识,ADC选择和驱动LED。
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