鉅大LARGE | 點擊量:1033次 | 2020年04月28日
48V和高壓大電池與12V小電池的集成
在ModelY的設(shè)計暢想中,有一個就是取消12V小電池,或者把12V小電池在整車里面進行集成。這個集成化的驅(qū)動力,重要是盡可能把車輛的空間最大化的利用,其次是隨著L2和L2以上的自動駕駛系統(tǒng)集中化的負載需求導(dǎo)致冗余備份,可能要把48V和高壓電池都考慮進來才能符合要求,本文重點探討一下這個需求。備注:由于目前純電動汽車的電池系統(tǒng)里面為了裝更多的電量,自己空間都不夠,所以在短時間內(nèi)都是物盡其用,等到體積能量密度突破一定瓶頸,把BEV的大電池包里面放個12V電池進去,只是個時間問題。pHEV的情況和BEV也是相似的,電池大到侵占了儲物空間,所以短時間內(nèi)訴求不明顯。
01在HEV里面的集成化
HEV的車型是各個車企默默在做,但是目前沒有花大力氣在說的事情,假如把48V系統(tǒng)也看成一種低成本的HEV的話,整個市場是慢慢在升級的。這些車由于不要低壓小電池來啟動發(fā)動機,所以容量越做越小,某種意義上重要是作為整個系統(tǒng)的備份電源,而且都是有一個DC-DC把48V或者高壓電池進行能量轉(zhuǎn)換的,所以在這類電池里面,是最有希望和訴求把兩個電池進行集成的。這里用鋰電的最大優(yōu)勢是尺寸小和重量輕,最大的瓶頸是成本。在這個方面,最大的訴求是要分析未來的HEV汽車中關(guān)于12V系統(tǒng)的負載需求,包括額定電流、需求瞬時功率和工作條件,特別是確定最壞的駕駛
情況下的關(guān)鍵負載,來整理12V電池和12V配電系統(tǒng)的使用限制(這里往往是以電氣系統(tǒng)模型來設(shè)計的),當(dāng)然最大的增量就是EE架構(gòu)Zone化以后,娛樂系統(tǒng)的核心控制器和自動駕駛控制器兩塊帶來的電力需求,自動駕駛控制器還要分別考慮感知系統(tǒng)的功率需求和執(zhí)行系統(tǒng)(EpS和剎車)要的功率。
實際上,我們之前已經(jīng)在現(xiàn)代IoniqHybrid和KiraNiro的HEV平臺上,看到了把兩個電池整合在一起的實際案例。12V小電池采用了更輕,更小鋰離子電池以降低油耗,距離比較近,還可以降低DCDC和12V電池系統(tǒng)的電纜阻抗,所以整個布置低壓電池必須靠近HV電池(12V鋰離子電池與HV電池集成在一個電池框架里面)
圖1現(xiàn)代的HEV鋰電化的改造
備注:在這個設(shè)計里面,現(xiàn)代用了一個復(fù)位按鍵,在12V電池完全放電的情況下,可以讓HV電池給小電池?zé)o腦充電,實際上這里能做的策略很多,采取按時檢測可能效果更好一些,保住12V小電池電可以讓車不至于無法啟動
圖2現(xiàn)代的電池框圖
如下圖所示,重要是分析和分解不同的瞬時負載和持續(xù)負載,要為這個電氣系統(tǒng)的運行時間來選定比較合適的策略。
圖3常規(guī)車型的12V需求
02自動駕駛帶來的12V負載需求
如下圖所示,目前在面向自動駕駛開發(fā)的車輛,一般都至少在HEV上做的,其實核心的理由就是12V的發(fā)電機的功率有一定的限制,而為了保證車輛在運行中轉(zhuǎn)向和制動的(至少這些是必須要準備好的),包括整體的感知、決策過程中要的12V的功率一般比較高,所以即使在HEV系統(tǒng)中,我們往往也要給這套自動駕駛和ADAS配置一個獨立的電池和獨立的DCDC補電,以保證整體的運行。
圖4從HEV改造的系統(tǒng)
假如有后續(xù)更大的需求,我們是否可以把這兩個12V電池合并成一個,然后分兩個獨立的DCDC配合一個12V電源,再配合一個冗余的配電架構(gòu)來實現(xiàn)整個系統(tǒng)的管理呢?
圖5采用12V電池并把系統(tǒng)集成化
結(jié):我開一個頭,重要是就目前BEV里面做域控和做自動駕駛有優(yōu)勢的問題,實際上隨著電源系統(tǒng)的改造,在48V/HEV和pHEV里面,整體的架構(gòu)都是可以復(fù)制的。無非是要把大的電池那個用來做一個冗余的能量單元,在HEV電池充電、發(fā)動機發(fā)電策略等方面都進行調(diào)整。