汽车的48V系统，不是一个新的技术，已经在很多轻混动力内燃车型中使用，Mild Hybird动力，也称为48伏轻度混合动力系统，是混合动力系统中电气化程度最低的版本。本文线束工程师之家主要介绍下汽车的48V系统及及48V系统线束设计。
1、为什么是48V？
如果仅考虑车载电器需求，相信电池可能存在24V、36V等诸多选择可能，不需要一下子拔高到4倍那么夸张。但如果这套系统涉及到动力系统，那么对电池电压的要求就会相对升高。那么为什么是48V呢？
电动汽车安全标准”ECE-R100“规定，电压超过60V，触电时会对人体产生严重影响。换言之，60V是最高的安全电压，可以不用采取额外的电压防护。而48V电池充电的最高电压为56V，已经很接近60V了，即48V电池电压是安全电压下的最高电压等级了。
2、应运而生的48V系统！
汽车在1918年引入蓄电池，到1920年逐渐普及，当时的电池电压是6V。后来，随着内燃机排量的增加以及高压缩比内燃机的出现，6V系统已经不能满足需求，于是在1950年引入了12V系统。
到了1988年，SAE（Society of Automotive Engineers 美国汽车工程师协会）提议把标准电压提高至42V。
但是由于当时的技术水平，以及电气零部件替换的高昂费用等种种限制，响应者寥寥。后来，随着电气设备的增加，电池已经不能满足车身设备的功率需求的情况下，汽车企业采取了切断大功率负载的方法来降低电池的负荷。
随着配置引入启停功能，12V电压系统基本已经达到了功率输出极限，如果在12V电压下引入轻混系统，功率需求在10kW~15kW左右，功率=电压×电流，如果要输出轻混所需的 10kW~20KW功率，使用 12V的话则电池的输出电流需要达到 1000A，这显然不太现实，那么提高电压势在必行。
于是在2011年，奥迪、宝马、戴姆勒、保时捷、大众这些德爹联合推出了48V车载系统，以满足日益增长的车载负载需求，更重要的是为了满足2020年严格的排放法规。并在随后发布了48V系统规范LV148。
48V电源系统比12V电源系统能够储存更多电量，在配备启停系统的车上可以实现长时间关闭发动机，减少出现电池电量过低而频繁起动发动机充电的情况，从而避免浪费过多的燃油。
而且48V电压低于60V安全电压，因此不需要采取额外的安全防护措施，在排放法规中，欧盟要求最为严格，到2020年百公里油耗要降至4L，每公里二氧化碳排放低至95g。显然单纯靠提高发动机的燃油效率达到排放目标基本是不可能完成的任务，汽车混动化，纯电动化是最佳技术路线了。纯电动化虽然是汽车的终极目标，但是由于高成本以及续航问题，无法在短期内大量普及。
3、48V架构到底是什么？
在说明48V架构之前，先来认识下混动系统。
1、混动系统的对比
加深理解一下：
Micro Hybrid 微混 = 自启停系统 = 能让ICE歇10秒的12V混动系统
Mild Hybrid 轻混 = MHEV = 48V BSG/ISG电机 = 能让ICE歇3分钟的48V混动系统
Full Hybrid 强混 = 双擎那种HEV = 能让ICE歇3公里的高压强混
Plug-in Hybrid 插混 = 唐DM那种PHEV = 能让ICE歇50公里以上的、可充电的高压强混
典型的PHEV高压电池结构
听笔者念完上面这几串，大家应该基本理解目前最主要的四种混动形式了。其中微混是每台自启停汽柴油车都有的，轻混是现在市场热推的48V车型，强混是双擎那种超省油但不插电的混动车（鸡肋到炸的动力居然叫“强”混），插混就是能补电、能享受国家补贴的。
2、48V电压系统的定义与架构
所谓48V系统，其实是一种轻度的混合动力，也可以将其看成是起停系统的升级版，所以也通常叫作48V轻混。
从12V升级到48V之后，除了自动启停功能之外，还具备了发动机停机滑行、滑行与制动能量回收、加速助力和电巡航功能等，升级方向是朝着优化驾驶体验和提高节能效率去的，附带的，电压增大，还可以为车辆内部的电子设备提供更多的功率。
这里需要提到的是，48V轻混并不是直接将系统标准电压直接提至48V，而是保留了原来12V电气系统，增加了一套48V的轻混系统。其主要设备包括：
（1）48V电源：48V系统所采用的锂电池可以短时达到15kW的回收功率，充分有效的吸收制动能量，并且可以提供0.5~1度的电能供应。
（2）DC/DC转换器：将48V电压降为12V电压为附属设备供电。
（3）48V电机：可以提供更大的功率。
（4）48V控制器：用于监控电池的SOC以及控制电机模式。
在混合动力汽车上搭载48V系统，通过两个DC/DC转换器，形成12V-48V-HEV电气系统架构；普通混合动力汽车的电气架构是12V-HEV模式，通过DC/DC转换器直接联通12V系统和HEV高压系统。
48V轻混系统相比高压混动系统而言，成本更低，却可以达到高压混动系统（电池电压>100V）大部分节能效果，48V轻混系统是高压轻混系统成本的30%，能达到高压轻混系统70%的节能效果。
3、48V轻混系统工作模式
1、自动启停(START/STOP)
等红绿灯，车辆静止状态下，发动机处于关闭状态，48V大容量电池利用存储的能量维持车载电气的正常运行，发动机可以随时快速启动。
2、能量回收(RECUPERATION)
能量回收可以将动能转化为电能，并存储到电池中。仅能量回收功能就可以降低大约7%的油耗。
3、动力辅助(BOOST)
混动系统可以减小发动机的排量，在提速阶段，电机的辅助动力能弥补发动机动力的不足，实现不损失动力的情况下降低排放。
4、航行(SAILING/ACTIVE ENGINE-OFF COASTING)
在车辆恒速运行，并且电池电量充足的情况下，关闭发动机喷油系统，依靠电机来维持车辆运行。电机提供的动力用来抵消行驶阻力以及发动机的拖拽阻力，位于P2位置的BSG/ISG在高速巡航阶段，电能充足的情况下，可以彻底分离且关闭发动机，仅靠电机保持车辆巡航。当再次踩下油门踏板，发动机会迅速启动，平滑切入到当前车速。
5、滑行(COASTING)
在松开油门，车辆处于滑行阶段，离合器分离发动机和传动系统的机械连接，彻底关闭发动机，实现更长的行驶距离。相当于传统车辆空档滑行，只不过传统车辆在切换到空档滑行之后，发动机转速在降到怠速时依然需要喷油来维持发动机的运行。
4、48V系统的优缺点是什么？
1、相比传统12V系统的优点？
48V系统的出现可以说是混合动力车和12V启停技术之间的一种过渡，亦或者说为两者搭起了一座桥梁。相比于普通车，48V系统具有如下优点：
1、电压升高，可以降低导线线径。线束更轻，成本降低，并且有利于整车减重，提高电车续航。
切换到48V电气系统大大降低了车辆线束向其高功率子系统供电所需的电流水平，从而能够使用更轻、更小规格的电线，成本和重量要低得多。
例如，通过4m的线束提供950 W的12伏电源（79 A）需要一根重约2kg的4 AWG电缆。相比之下，使用重量为0.24 kg的10 AWG电线可以用48 V为相同的950W负载供电，从而节省85%的重量。
12V VS 48V 线束重量对比
2、相对于12V系统，相同功率下工作电流只有1/4，损耗只有12V系统的1/16。功率损耗更低，效率更高，提高能源利用率，有利于简化汽车组件散热设计，降低成本。
解释：电压=电流x电阻。因此，4倍电压=1/4电流，功率=电流2 x电阻。因此，1/4电流=1/16功耗。所以在相同功率负载的条件下，48V系统功率损耗更低，效率也会相应更高。
更高的电压=更低的电流=更高的效率=更细的线束、更小的散热器、更小的功率硅组件=更低的连接器、PCBA和外壳成本；成本的节省会像滚雪球一样发生。
3、48V带来了更高的功率输出能力，可以支持更多并性能更强的汽车组件，可以支持更大功率的车载设备，可扩展性大大增强。
12V架构 VS 48V架构
4、减少发动机的负载，提高发动机的效率；缩小发动机的体积，进而降低排放；
可以涡轮电动化，进一步提高发动机的效率，并且不会有涡轮增压器延迟现象；
可以将传统发动机上的高负载附件电动化，比如空调压缩机、冷却水泵、真空泵等，降低发动机的负载，即使在发动机关闭的情况下，这些设备也能工作。
由于BSG(Belt-driven Starter/Generator 皮带传动启动/发电一体化电机)技术和ISG(Intergrated Starter/Generator集成启动/发电一体化电机)技术的辅助，缩小发动机的体积，进而降低排放；
5、应用成本低，速度快。
低于60V安全电压，不需要采取额外的电压防护，相对高压混动系统，成本更低；
48V Belt Starter Generator（BSG）容易替代原有的12V Belt Starter Generator，无需大幅更改设计即可配套。
2、相比传统12V系统的缺点和挑战
1、48V系统相较于12V系统，由于更高的电压，对于EMC性能上会有更高的要求;
2、当较高电位的电极靠近较低电位的电极（即线束端子）时发生电弧，48V时存在较大的电弧，重复的电弧可能会损坏连接器端子，是风险隐患，需要处理。在维修/制造过程中需要注意关闭48V供电，以避免电弧发生。
3、原来的12V车载设备迁移到48V需要重新开发以及测试，代价巨大并且周期长。
因为大部分功率（~80%）由少数负载（~10%）消耗，常规解决方案，如下：
最高功率的12V负载，优先将其转换为48V，考虑将中等功率12V负载转换为48V，将低功率负载保持原有设计不变。
4、电化学腐蚀强。
48V系统的电化学腐蚀速度比常规12V系统快，而且在通电情况下，受到高电压影响，非密封连接器将面临更加严重的电化学腐蚀，建议48V系统都使用密封的连接器。
5、48V启停系统比12V启停系统成本高，节能效果不如高压混动系统；
5、48V是全面推翻现有的12V方案吗？
并不是。
48V系统架构是建立在现有的12V之上，高压的部分只负责给大负载部件供电。48V部分拥有自己独立的电池（目前主流均采用锂电池）、发电机，并通过DC/DC转换器与12V系统相连接，两部分系统可共享来自48V发电机的电能。
48V轻混动并不等于传统意义上的混合动力。现有的混动车虽同为12V，但其负责给混动系统供电的部分是一个独立的高压电系统。倘若给48V车上加装这些传统混动系统，那它还是需要独立供电，48V依旧是不够用的。
目前各个主机厂和零部件厂都有相应的48V系统产品问世。如德系的奔驰（EQ Boost 48V），宝马（ActiveHybrid 7），奥迪A8（D5），保时捷等；美系的通用集团，凯迪拉克XT5和XT6全系，福特（海外版的福克斯和嘉年华早就用上了）；中国的比亚迪（在2013年推出了自家的48V弱混技术，真正卖断货的是第二代唐DM），吉利（主打的是接地气的BSG电机），一汽、长安、广汽、长城等品牌都有；日系的马自达和斯巴鲁，丰田本田拥有强势的HEV强混技术，对48V兴趣不大。
48V市场兴起，产生巨大的利润市场。因为电池、电控、电机都可以外包，所以基本上买回来装机调试一下就能用了。大陆集团专注做BSG电机，博世也在不断研发新的BSG，宁德时代提供48V电池包，此外还有德尔福、法雷奥、日立、舍弗勒等等零部件巨头也参与了这块蛋糕的抢夺。
6、48V系统下的线束设计概述
相比传统的12V电压系统，48V系统提高了输出电压，需要考虑电压提升带来的影响，简单汇总如下：
1、电源分配
48V轻混系统存在两套电压系统，配电设计需要注意单独进行设计，同时考虑12V和48V系统的切换。相关电源层面的保护器件、48V的保险丝，开关，继电器等都需要考虑，加以区分。
2、接地分配
双电压系统中，高压模块接地失效后，电流直接通过低压模块与地面接触，会对低压模块部件造成损坏。
将48V子系统与12V子系统线路分开设计并无连接，如果线路无法分开，则在两系统间的线路上设计高压阻断装置。
3、双电压系统CAN总线通讯
为保障数据通讯流畅，CAN总线要求两端输入电平相同。
4、考虑电磁兼容
48V系统较12V系统有较大的电压升高，电磁兼容的要求就会更高，所以在双电压系统的转换器和导线布置中，必须考虑电磁兼容的设计。
比如：搭铁点尽可能的靠近电源回路， 搭铁回路和电源回路尽可能的靠近车身。
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5、电弧放电
在并联电路中，当能量达到2900J，两条通电线路之间有很小的接触的时候容易发生电弧放电。在串联电路中，当在48V电路工作中进行热插拔时，也会发生电弧放电。
在维修/制造过程中需要注意关闭48V供电，以避免电弧发生。
目前并联的电弧放电只能通过合理的电路设计来避免，串联电弧放电需要在电路中引入电容器来避免。
6、电化学腐蚀
48V系统的电化学腐蚀速度比常规12V系统快，而且在通电情况下，受到高电压影响，非密封连接器将面临更加严重的电化学腐蚀，所以48V系统必须使用密封的连接器。
（4）回路保护：常规12V的系统保险丝的设计准则是按照导线的电流承载量来计算的，但是目前的设计准则里没有考虑电压，当选择48V电压之后，在同样的情况下产生的热量是有变化的，所以需要全新的设计准则来指导48V系统的回路保护。
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文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/48v-system-of-automobiles-and-wiring-harness-design/文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/48v-system-of-automobiles-and-wiring-harness-design/ 
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