48V＆高压大电池和12V小电池的集成

引

言

在Model Y的设计畅想中，有一个就是取消12V小电池，或者把12V小电池在整车里面进行集成。这个集成化的驱动力，主要是尽可能把车辆的空间最大化的利用，其次是随着L2和L2以上的自动驾驶系统集中化的负载需求导致冗余备份，可能需要把48V和高压电池都考虑进来才能符合要求，本文重点探讨一下这个需求。备注：由于目前纯电动汽车的电池系统里面为了装更多的电量，自己空间都不够，所以在短期内都是物尽其用，等到体积能量密度突破一定瓶颈，把BEV的大电池包里面放个12V电池进去，只是个时间问题。PHEV的情况和BEV也是相似的，电池大到侵占了储物空间，所以短期内诉求不明显。

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在HEV里面的集成化

HEV的车型是各个车企默默在做，但是目前没有花大力气在说的事情，如果把48V系统也看成一种低成本的HEV的话，整个市场是慢慢在升级的。这些车由于不需要低压小电池来启动发动机，所以容量越做越小，某种意义上主要是作为整个系统的备份电源，而且都是有一个DC-DC把48V或者高压电池进行能量转换的，所以在这类电池里面，是最有希望和诉求把两个电池进行集成的。这里用锂电的最大优势是尺寸小和重量轻，最大的瓶颈是成本。在这个方面，最大的诉求是需要分析未来的HEV汽车中对于12V系统的负载需求，包括额定电流、需求瞬时功率和工作条件，特别是确定最坏的驾驶

情况下的关键负载，来整理12V电池和12V配电系统的使用限制（这里往往是以电气系统模型来设计的），当然最大的增量就是EE架构Zone化以后，娱乐系统的核心控制器和自动驾驶控制器两块带来的电力需求，自动驾驶控制器还要分别考虑感知系统的功率需求和执行系统（EPS和刹车）需要的功率。

实际上，我们之前已经在现代Ioniq Hybrid和Kira Niro的HEV平台上，看到了把两个电池整合在一起的实际案例。12V小电池采用了更轻，更小锂电池以降低油耗，距离比较近，还可以降低DCDC和12V电池系统的电缆阻抗，所以整个布置低压电池必须靠近HV电池（12V锂离子电池与HV电池集成在一个电池框架里面）

图1 现代的HEV锂电化的改造

备注：在这个设计里面，现代用了一个复位按键，在12V电池完全放电的情况下，可以让HV电池给小电池无脑充电，实际上这里能做的策略很多，采取定时检测可能效果更好一些，保住12V小电池电可以让车不至于无法启动

图2现代的电池框图

如下图所示，主要是分析和分解不同的瞬时负载和持续负载，需要为这个电气系统的运行时间来选定比较合适的策略。

图3 常规车型的12V需求

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自动驾驶带来的12V负载需求

如下图所示，目前在面向自动驾驶开发的车辆，一般都至少在HEV上做的，其实核心的理由就是12V的发电机的功率有一定的限制，而为了保证车辆在运行中转向和制动的（至少这些是必须要准备好的），包括整体的感知、决策过程中需要的12V的功率一般比较高，所以即使在HEV系统中，我们往往也需要给这套自动驾驶和ADAS配置一个独立的电池和独立的DCDC补电，以保证整体的运行。

图4 从HEV改造的系统

如果有后续更大的需求，我们是否可以把这两个12V 电池合并成一个，然后分两个独立的DCDC配合一个12V电源，再配合一个冗余的配电架构来实现整个系统的管理呢？

图5 采用12V电池并把系统集成化

结：我开一个头，主要是就目前BEV里面做域控和做自动驾驶有优势的问题，实际上随着电源系统的改造，在48V/HEV和PHEV里面，整体的架构都是可以复制的。无非是需要把大的电池那个用来做一个冗余的能量单元，在HEV电池充电、发动机发电策略等方面都进行调整。

文章由易车号作者提供