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48V汽车电源系统,需要什么样的连接器?

关键词:汽车电源系统 连接器

时间:2024-06-19 10:15:57      来源:贸泽电子

汽车电源系统架构,是伴随着汽车用电需求的增长而不断发展的。初代的汽车没有什么用电设备,自然也就无需考虑电源系统。直到1918年,为了给发动机点火,人们才在汽车中加装了6V电源系统。随后,车载电子设备逐渐兴起,“用电”的地方越来越多,于是在1950年代,人们将汽车电源系统升级到12V,以支持12V的车载电池为照明、车载娱乐、电子控制单元和其他小功率电子设备供电。

去年年底,特斯拉Cybertruck的交付在汽车圈激起了不小的波澜,其颇具科幻感的外观以及出色的驾控性能,都成了人们津津乐道的话题。不过,所谓内行看门道,对于开发者来说,Cybertruck在设计上一个跨越性的变化,才更能吸引他们的眼球,那就是——它首次搭载了48V电源架构,彻底让传统的12V电源架构成为“过去时”,算是一款真正意义上的“48V纯电车型”。

向48V电源系统迈进

汽车电源系统架构,是伴随着汽车用电需求的增长而不断发展的。初代的汽车没有什么用电设备,自然也就无需考虑电源系统。直到1918年,为了给发动机点火,人们才在汽车中加装了6V电源系统。随后,车载电子设备逐渐兴起,“用电”的地方越来越多,于是在1950年代,人们将汽车电源系统升级到12V,以支持12V的车载电池为照明、车载娱乐、电子控制单元和其他小功率电子设备供电。这种12V的汽车电源架构顺势成为汽车行业的标准,并一直沿用至今。

而随着汽车电气化和智能化的发展,车上的用电负载也越来越多,需要汽车电源系统承载和传输的功率也越来越大,这就要求其进一步升级。因此在2011年,奥迪、宝马、戴姆勒、保时捷和大众等头部车企联合推出了48V电源系统,并制定了相关的LV148标准,以满足日益增长的车载电子和电气设备的用电需求。

与传统的12V电源系统相比,48V架构带来的好处主要有三个方面:

首先,当然是支持更高的功率输出,能够“带动”更多的用电负载。12V电源轨可以支持高达3kW的功率输出,这在驱动更大功率负载时难免捉襟见肘;而48V系统则可以支持高达10kW的负载,支持更多数量、更多类型的车载应用。

其次,48V电源系统有利于提升能效,满足日益严苛的排放标准要求。这是因为12V系统的电压“天花板”较低,传输更大功率能量时,不得不提高电流,而高电流也会带来更高的功耗,且对于紧凑车载空间中的热管理也会带来更大的挑战;而48V系统则可以通过“高电压低电流”的模式,规避掉高电流导致的高功耗问题,实现更高的效率。据测算,48V电源系统可将能源消耗总量减少30%。

再有,为了承载更高的电流(更大的功率),12V电源系统就要采用更粗的线束,这无疑会占用更大的空间,增大汽车的自重,很不利于整车成本和能耗的控制。而传输相同的功率,48V系统所需的线缆则更细、更轻,这对于整车设计的优化十分有利。

综上所述不难看出,无论从降本增效,还是电气化、智能化的角度考虑,48V电源架构都是更佳的选择,代表着未来的大趋势。这也是特斯拉无保留地押宝48V系统的原因所在。

48V电源系统的技术考量

不过现实中,从12V向48V电源系统的迁移似乎并没有想象得那么快。一方面,这是汽车行业特性决定的,任何一个技术的导入,在汽车行业都要经历更为漫长的测试和验证过程。另一方面,技术升级的经济性和可行性也很重要,因为经过数十年的发展,从上游的元器件到下游的车载设备,12V电源系统已经形成了一个完整的技术生态,想要完成替代,要考虑到原有研发和供应链体系的平滑过渡。

因此现阶段,12V + 48V的双电压汽车电源系统,成了很多车型的选择,即在同一车辆中并行提供两个电源系统——12V系统负责驱动传统负载,如照明、点火、信息娱乐和音频、电动车窗和门锁等小功率应用;而48V系统则支持其他更高功率的负载,如主动底盘系统、空调压缩机、电动增压器/涡轮增压器和再生制动等。

当然,不论是激进的“纯”48V系统(如特斯拉Cybertruck),还是稳健的双电压汽车电源方案,都需要围绕着48V电源架构这个终极目标,建立一套完整的技术生态,在各个环节进行周密而具有前瞻性的准备。而相关汽车连接器的开发,就是其中必不可少的一环。

那么,48V汽车电源系统需要什么样的连接器呢?我们可以根据设计需求,做一个概括性的归纳:

在性能上,连接器要满足48V技术标准的要求,支持更高的电压和功率。

作为车规产品,新的连接器也要在可靠性和安全性上进行优化,以适应恶劣环境应用,确保稳固连接。

同时也要考虑到与现有12V架构技术和产品的兼容性,让升级过程尽可能“丝滑”,减少由此产生的额外成本。

48V电源系统的连接器

Molex的MX150中压连接器,就是为满足汽车行业日益增长的48V电源系统需求而开发的。



从性能上看,MX150中压连接器具有60V的中压能力,高达22.0A的电流额定值,可支持48V汽车电源系统的设计要求。而且从名称上可以看出,该连接器采用了Molex经验证的MX150连接器封装尺寸和外壳设计——和传统的USCAR连接器相比,MX150连接器系统具有更小的封装尺寸,提供简单安全的插配操作——这使得开发者可以从现有MX150连接器直接升级,有效降低升级到48V系统时的布线工程成本。

同时在高可靠性方面,MX150中压连接器采用了一系列优化设计,包括预组装的端子位置保证(TPA)外壳、连接器位置保证(CPA)选项,以及基于保护垫的密封特性,以确保在恶劣环境下提供高质量、可靠的连接。

MX150中压连接器采用3.50mm间距一体化的外壳设计,提供4电路单排配置,以及4、6、20电路双排配置,产品组合丰富,而且Molex还提供基于MX150完整的系统解决方案,设计人员可以选择兼容的公母连接器和端子,以及各种电镀选项的产品,以满足特定的应用需求。



该系列连接器符合IEC 60664-1规范和USCAR-2、USCAR-21和GMW3191认证,因此如果你正在寻找一种可靠、坚固且经过验证的连接器设计,以相同外形尺寸同时满足低压和中压功能,平滑地升级到48V电源系统,MX150中压连接器无疑是一个理想的解决方案。

为未来汽车全面赋能

48V电源系统可以看做是未来汽车发展的一个缩影:它们将提供更丰富的功能、更高的能效,同时在小型化、成本优化上追求极致。这样的需求不仅反映在48V系统上,也广泛影响着汽车互连的方方面面,特别是在一些前沿性的应用中,表现得尤为明显。为此,Molex提供了丰富的解决方案,全面赋能未来汽车的互连。

在未来汽车中,信息娱乐系统是提升用户体验、提供更大附值的一个关键领域。不断扩展的功能需求,使得车载信息娱乐系统在设备和模块互连设计上的复杂性大大增加,而另一方面,支持这种功能性和复杂性增长的同时,成本还不能“失控”,这就需要一种具有较强可扩展性和灵活性的解决方案。为此,Molex的stAK50h非密封式连接器系统应运而生了。

Molex stAK50h非密封式连接器



stAK50h连接器系统采用业内认可的端子设计,提供非密封式混合插头和插座,能够在很小的空间内同时实现信号连接和以太网连接。这就意味着,在汽车信息娱乐系统中,只需一个stAK50h连接器接口即可同时处理信号和以太网连接,而不需要两个单独的连接系统。

而且,stAK50h连接器具有可堆叠的特性,开发者可以利用这一特性,轻松地扩展出所需的解决方案,而无需昂贵的专门定制的产品。



stAK50h连接器系统还提供颜色编码外壳,通过插头和插座的颜色匹配避免误插配和错误连接。stAK50h连接器系列提供从12到56路的配置,支持从低电流信号(5.0A)到高功率(30.0A)的各类应用,适用于车身电子、安全系统、信息娱乐系统和其它各种汽车互连应用。

电气化是未来汽车发展的另一个重要趋势。为了支持电气化转型和电动汽车市场的成长,能够承载更高功率的快充充电桩的部署,成为刚需。

在加速充电桩的开发和部署上,Molex也有与之相配套的大功率互连解决方案,其中PowerWize BMI大电流连接器就是一个值得推荐的产品。

PowerWize BMI大电流连接器



与同类产品相比,PowerWize BMI连接器有三个突出的优势:

大电流承载能力

PowerWize BMI连接器采用Molex独特的COEUR锥形插座技术,其具有多个接触梁,提供低接触电阻和低压降,因此在触点接口产生的热量更少,与其他类型触点技术相比具有更高的载流能力,可高达175A。

盲插/自调心设计

PowerWize BMI连接器采用盲插设计,面板安装插座外壳的导柱在母端触点和外螺纹插针接合之前与插座头侧壁的内表面对齐,有助于在难以触及和视觉受限的空间内实现准确插配。同时,当安装到面板上时,电缆组件具有+/- 2.00mm的径向自调心特性,减轻了公差叠加问题。

制造的灵活性

该连接器支持回流焊/波峰焊工艺,适合大批量装配,提供增强的制造灵活性。

总之,汽车的电气化带来了越来越高的功率密度,面对这样的设计挑战,PowerWize BMI连接器提供了一种兼具性能、安全和成本优势的高功率连接解决方案。

本文小结

伴随着汽车的电气化和智能化,一台车辆上装载的电子电气设备越来越多,这就需要汽车电源系统迭代升级至48V架构,以支持更高功率的负载,同时在能效、成本、小型化等方面为车企和终端用户提供更高的价值。

向新一代48V电源系统迈进,需要新一代互连技术的赋能。为此,Molex已经做好了前瞻性的技术布局,提供丰富的产品和解决方案,让你能够在这条技术升级之路上加速驰骋。

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