特斯拉革新汽车电源技术，引入48V系统开启新篇章

特斯拉 Cybertruck 将彻底告别 12V 电源组件

过去 20 年来，工程师们一直预测，汽车电气系统电压将从 12V 提高到 48V。但是，成本和惯性促使各厂商一直采用 12V 电路，只是偶尔在大电流应用中有针对性地使用 48V 电源。

但是，特斯拉硬件工程副总裁 Pete Bannon 表示，12V 电源系统即将退出历史舞台。他在特斯拉年度投资者日大会上说：“我们现在正在寻求做出一项改变，那就是告别过去 60 年来一直使用的 12 伏电源系统。”

Bannon 解释说，进行这一过渡的理由很充分。“60 年来，汽车对电力系统的需求一直在稳步增长，以至于我们现在必须使用规格更高的电线，在整个汽车中驱动超过 200 安培的电流。这就增加了汽车重量和成本。”他说道。长期以来，正是这些因素促使行业相信电力系统将发生彻底转变。

“Cybertruck 和特斯拉将来推出的所有平台都将采用 48V，”Bannon 宣布，“这样就可以将所需电流减少到四分之一。而且，由于线束中的功率损失是电阻乘以电流的平方，因此电流减小到四分之一，意味着在汽车中分配能量时的功率损失将减少到十六分之一。这使我们可以使用更小的电线、更小的电子保险丝和更小的控制器，减小散热器的大小，甚至彻底不再使用散热器，帮助减小汽车体积和重量。”

到目前为止，48V 技术的应用还很有限。“48V 系统面世已有几年，为轻混合动力汽车的起动机-发电机和其它大功率配件（如主动悬挂和动力转向）提供动力。”Guidehouse 的电动汽车高级研究分析师 Mike Austin 说道，“正如特斯拉在演示中所讲，电压越高，电流就越小，需要的电线也更细，可减轻重量和节约成本。”

图 1：低压架构的未来（Cybertruck、Optimus 和未来的汽车 - 全部采用 48V）。

然而，尽管简化的线束成本更低，更容易安装；但 48 伏电源组件更昂贵。这一直是一个重要因素。“它到目前为止没有得到更广泛的普及，大多就是因为成本的原因。”Austin 解释说，“48V 电池和控制器比目前日常使用的 12V 起动机和电池更贵。”

白炽灯丝的脆弱性是另一个长期障碍。汽车内部的灯泡数量众多，使淘汰 12V 系统的想法变得不切实际。然而，LED 照明已经包括了适当的电路，可以提供 LED 照明灯使用的低电压。这意味着它们应该能够像使用 12V 系统一样使用 48V 系统，Vicor 公司汽车营销总监 Greg Green 说道。Vicor 是一家专业生产电源模块的公司。

图 2：使用传统转换器，以 94% 的效率管理功率损失。

通过彻底消除低压电池，可以解决电动汽车（EV）设计中的成本问题。相反，这些汽车可以使用电源转换器，将牵引电池的高压降低，给车载系统供电。Austin 说：“在电动汽车设计中，这一点更容易做到，只需要对驱动电池的电压进行转换。如果特斯拉计划在其汽车中使用 48V 为所有低压电子元件供电，就可以降低复杂性，减轻重量，节省材料。”

这正是 Vicor 在大力推广的做法。“对于燃油车，从使用 12V 交流发电机过渡到 48V 的过程中需要付出额外的代价。但对于电动汽车来说，过渡到 48V 是自然趋势。”

图 3：系统从过载的 12V 系统过渡到 48V。

根据 Green 的说法，他们不仅可以受益于线束重量和体积的减小，而且由 48V 系统供电的一些设备也可以受益。“与使用 12V 电源相比，压缩机和泵在使用 48V 电源时更加高效。”他说到，“这真的是一举两得。”

关键在于开发能够按需提供电力，同时具有电池稳定性的电源转换器。Vicor 表示已经解决了这一问题。“我们一直在与客户合作，开发非常紧凑的 DC-DC 转换器，将高压电池电压转换为 48V。”Green 说道。对于任何传统 12V 设备，Vicor 提供了额外的模块，可以将电压从 48V 降低到 12V。

特斯拉宣布即将推出一项技术是一回事；而公司实际交付是另一回事。因此，Cybertrucks 能否量产，能否批量交付给零售客户，让我们拭目以待。

图 4：全球预测——采用不同电力系统的汽车。

但是，不管特斯拉怎么做，其他汽车制造商也已经制定了 48V 汽车生产计划，Green 说道。他还表示，Vicor 的首批客户将在今年晚些时候宣布推出一款新型号，预计将在 2023 年或 2024 年初上市。到 2025 年和 2026 年，预计将有更多客户跟进，而 12V 系统将在下一个十年逐步退出历史舞台。

“48V 系统是特斯拉将来的低压系统设计方向，业内其他厂商也很可能会在适当的时候跟进。”Bannon 总结道。

审核编辑：黄飞