为什么汽车电源正在用 48V 取代 12V

欧姆定律也有利于 48 伏电源
假设您需要为汽车的起动电机供电。可能存在以下静态和动态特征：
电源电压：12V
额定电流：40A
额定功率：480W
标称平均阻抗：0.3Ω
浪涌电流：150A
浪涌功率：1,800 W
浪涌阻抗：0.08Ω

在不考虑高浪涌电流（但对电线粗细影响）的情况下，12V电池必须暂时为电机提供40A的电流，才能使其以高扭矩旋转。电池和电机本身需要承受总计数千焦耳的巨大能量需求。系统中的电缆必须充足且具有大的横截面积，以支持这种电流水平，并防止它们过热并造成火灾风险（参见图 1 中的相应原理图）。上述计算得到欧姆定律的支持，其中还包括以下关键公式：



为什么汽车电源正在用 48V 取代 12V
   
这两个公式产生了其他反比关系，从而可以计算具有其他已知值的电阻和电流。回到电机示例，40 A 的连续电流是一个相当大的值，必须安全处理。从示例电机的铭牌数据出发，可解出以下关系：
   
I = P/V = 480/12=40 A
R = V/I = 12/40=0.3 Ω

通过该电流值的电源线的横截面积为 6 mm?，但还必须包括浪涌电流，因此建议的横截面积升至 35 mm左右。

图1：两种电源系统的等效接线图

驾车者可以与值得信赖的电工一起使用特殊的图表。如果电源是48V，情况就完全不同了，同样的功耗，流过电缆的电流会低很多。将电源电压从 12 V 提高到 48 V 会减少流经电路的电流，并且可以安全地选择更小的直径的电缆尺寸。这使得布线更轻、更便宜。

电缆温度模拟

根据上面计算的数据，现在可以模拟使用不同部分的电缆为上述12V和48V电压的电机供电。目的是找出在相同功率下，接线是否经过使用两个电压时温度急剧升高。对于模拟，仅考虑稳态（而不是浪涌）下的发动机运行。

请注意，电缆的电阻值如下：



为什么汽车电源正在用 48V 取代 12V

利用电缆在各种操作条件下消耗的功率，可以进行多次有限元模拟，原则上计算它们可以达到的温度。当电流流过导体时，部分能量通过焦耳效应转化为热量，产生的热量散发到周围环境中。该温度取决于多种因素，例如导体的电阻、电流、暴露的表面积和环境温度。热模拟FEM的一般条件如下：

环境温度：27℃
铜导热系数：395 mW/(mm/°C)

48V 电源在现代汽车中的使用越来越普遍。这是因为与 12V 系统相比，48V 电气系统还可以节省 15% 的能源。尽管 48V 系统的设计更具挑战性，但电子元件更小、更轻，这可以提高车辆性能和效率。