车载48V系统受热捧，国内外芯片、车厂争相布局

来源:电子发烧友网发布时间:2023-03-202576浏览

电子发烧友网报道（文/李宁远）不论是电动汽车还是非电动汽车，目前大多使用12V的低压电池来运行电气和电子设备，如车载显示屏、汽车照明系统、空调系统等等。对电动汽车而言，则多了一个高压电源系统，专门用于牵引电机，为驾驶功能提供足够的动力。在12V平台和高压平台之间，48V电压平台的出现与应用解决了12V电源系统随着汽车电气化程度逐渐升级，电力需求愈发无法满足的问题。电力需求的上涨使得使用传统12V电源系统的设备电流强度持续上升，带来了更大的损耗，同时增加了车辆的碳排放。48V平台的应用很好地解决了此类问题，48V系统在相同功率下工作电流只有12V系统的四分之一，损耗只有原来的十六分之一，还能有助于进一步缩小发动机体积、降低碳排放。

48V技术发展背景与产业链分布

蓄电池在汽车中的应用已有百年历史，一直在汽车供应链中扮演着重要角色。1950年左右，内燃机排量开始增加，往高压缩比的方向开始快速发展，此时6V蓄电池已经无法满足汽车电子系统的功率要求，电池电压等级开始往12V升级。1988年SAE提议将汽车电子系统标准电压提高至42V，但彼时往42V系统发展需要更换的电气元件很多而且风险不小，42V技术并没有得到广泛应用。在汽车电气化程度逐渐深化的发展里，12V技术终究还是达到了功率输出极限。2011年，以欧系厂商为代表的大众、奥迪、宝马等厂商联合推出48V系统并发布了相关标准。48V产业链上，下游汽车厂商德系、美系车厂一直是先锋，国内车企在这一方向上推动得也不慢。在中游电机、动力电池、电力转换模块等供应商层面，大陆、博世、德尔福、法雷奥、日立、舍弗勒、海拉、宁德时代等等巨头也都早早进入48V市场抢占份额。而上游半导体器件涉及的很多，其中最关键的是48V DC/DC转换芯片，是48V系统的核心。

电子发烧友制图

下游车厂加速推进48V系统上车

下游汽车厂商一直是48V系统发展过程中最有力的推动者，德系、美系车厂作为先锋一直在大力推动48V电力系统的应用。奔驰、宝马、奥迪、保时捷在48V的电气化尝试上已经做的很深入。美系的通用、福特等厂商在低压系统高压化方向上也走得很远。国内车企在这一方向上推动得也不慢，比亚迪和吉利是国内推动48V的产业先锋，一汽、长安、广汽、长城等品牌也都在紧密跟进48V。奔驰的2024款GLE家族不久前正式发布，全系进行了电气化的升级，除了插混车型外全系均配备了48V动力系统，在动力方面进行了不小的升级。宝马马上将要发布的新款X5M搭载4.4T V8发动机，也首次将48V轻混加入动力系统。奥迪将于今年发布的全新一代A4也将全系标配48V系统。比亚迪的绿混技术很早就推出了，类似48V技术，配合大扭矩的电机，可以在48V低电压的条件下协助加速，大大减少燃油消耗。吉利在48V车型的推进上也是不遗余力，博瑞GE、嘉际、领克均有48V系统的应用。一汽、长安、广汽、长城等国产品牌也都在紧密跟进48V技术。

电机、动力电池供应商提前布局48V抢占市场

中游供应商层面，电机相关的如大陆、博世、德尔福、法雷奥、日立、舍弗勒等国际巨头都是早早进入48V市场抢占份额。大陆集团多年以来一直致力于经济环保的48V电气化的开发研究以及相关的商用化，在48V技术的研究上，大陆集团很早就将48V P0系统的所有零部件完成了优化，在P2到P4系统上也投入了大量的研发精力。在性能上可以做到能够凭借48V的低压电比肩一般厂商所开发将近800V的高压混动系统，同时也能够实现大功率输出。在动力总成领域占据头部的舍弗勒同样在十多年前就开始48V技术的布局，舍弗勒的48V P2是第一个在国内投产的48V系统，还专门针对发动机进行了针对性优化，在48V市场上占有率很高。博世的48V BRS系统和48V电池已在全球多家汽车厂商得到广泛应用，有整套的48V电机和电池方案。博世的48V电池可以给电机供电然后通过回收制动能量给电池反向充电，该系统的应用可有效降低油耗。此前，博世和宁德时代还宣布过共同研发和制造48V电池。在电池PACK领域宁德时代很早就切入了48V技术赛道，宁德时代此前就规划了三代48V产品，第一代产品主要实现基本的启停、加速、能量回收功能，第二代产品着重提高节油减排效率，第三代产品则将提供更多的电气功能，目前稳步推进中。随着48V系统装机量不断提升，这一市场也会有越来越多厂商入局。

48V系统带动上游车规DC/DC芯片需求上涨

和48V技术相关的上游芯片很多，电机主控、驱动、采集等等这些都是48V技术得以应用的重要芯片，但是最核心的最受关注的无疑是48V DC/DC转换芯片。在48V系统中，DC/DC芯片作为桥梁连接高压系统和低压系统，其转化效率与整车油耗息息相关。半导体厂商也基于自身在电源领域的技术优势，陆续推出可应用于48V电源系统的DC/DC转换器芯片以提升车辆电力系统的转换效率。TI、ROHM、ADI、瑞萨、英飞凌等传统大厂均有相应的应用于48V电源系统车规级DC/DC产品矩阵，国产电源芯片厂商也纷纷布局车规级DC/DC。比如TI的车规级48V DC/DC转换芯片，能够在6V至120V的宽电压动态范围内进行调节。TI的车规DC/DC芯片集成度非常高，有些集成了MOS管，有些集成了变压器，还配置了恒定导通时间控制功能，能满足要求严苛的48V汽车电气系统设计。ROHM的DC/DC产品矩阵也非常丰富，针对48V系统有BD9系列DC/DC产品对应，这些芯片采用了ROHM独有的脉冲控制技术，让原本存在矛盾关系的高速响应和高效率优势在同一颗芯片上实现，有着极高可靠性。英飞凌针对48V系统有两套DC/DC解决方案，一个是48V/12V，一个是48V/24V。48V/12V方案里英飞凌可提供一系列种类齐全的高集成度紧凑型系统解决方案，集成收发器SBC电源 IC、MCU、栅极驱动器和大功率 MOSFET，目前有用于大峰值功率为3 kW的48V/12V DC/DC 转换器。而布局48V/24V DC/DC主要是为了应对未来48 V系统需要实现高度自动化的驱动功能，当前这种配置使用的还比较少。国内现在有不少企业在做DC/DC芯片，从DC/DC应用方向上来看，国内DC-DC半导体企业在车规级DC/DC芯片布局上还处于早期，如希荻微、南芯、杰华特、芯洲等等。48V车规级宽电压范围DC/DC目前国内还很少，都处于起步阶段，目前还无法与国际模拟巨头相提并论，只是在一些非48V系统的特定领域实现了替换，未来的发展空间还很大。