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小米押宝的48V平台,会降低安全冗余吗?

原创
08/14 17:19
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前言:“48V”平台是最终趋势,或者仅仅是过渡?12V会被直接取代,还是长期共存?

小米48V低压平台介绍,来源:小米汽车

由于一款小米su7 ultra故障的案例,知乎上发起了一个讨论《六十多万的小米su7,四天就趴窝这是不是偷工减料?》。

笔者看了一些答案,其中有一个答案认为由于小米su7的智能底盘上采用了48V低压系统,虽然减少了整车线束重量和成本,但是同样也减少了安全冗余,提高了电压的同时也提高了线束压力,使得48V平台更容易出故障。

基于这个回答,我们今天来讨论一下究竟48V低压平台是什么?为什么小米要押宝48V平台?48V平台是未来的趋势还是过渡性的产品?48V系统的芯片供应链有哪些?最后我们再来讨论一下,小米的48V平台是否真的会降低安全冗余?

什么是48V低压平台?

很多人知道48V平台,应该是从特斯拉的皮卡Cybertruck而来,这是第一家在纯电动汽车上应用48伏电池的公司。

因为特斯拉是流量密码,所以越来越多人开始关注48V平台,但其实48V在燃油车上已经推广了很久了。

自上世纪五十年代以来,汽车行业一直沿用12伏电气系统,这一传统至今仍未改变。即便是配备高压牵引电池的混合动力汽车和纯电动汽车,也依然依赖于12伏电池来驱动车窗调节器、座椅电机、前大灯等辅助设备。

不过到了近年来,随着全球节能减排需求的提升,汽车业开始向新能源转型。以中国为例,要求在 2020 年新车的平均百公里油耗不超过 5L。对于很多传统燃油车厂来说,没办法像造车新势力那样直接All in电动车,又要原有的燃油车业务满足油耗要求,于是不少高端的燃油车开始引入48V系统,作为一种轻混方案。比如以丰田为代表的油电混合车型就是加入了48V电机的轻混车型。奥迪、宝马、戴姆勒、保时捷和大众都推出过搭载48V系统的车型。48V轻度混合动力系统(MHEV)是在传统燃油车架构上,通过引入48V电压平台、锂离子电池和小型电机(如BSG/ISG),实现节能减排与驾驶性能提升的电气化技术 。

燃油车厂将48V轻混方案当作救命稻草,根据调研机构IHSMarkit预测,到2026年,48V轻混在中国市场占据重要市场份额。

为什么小米要押宝48V平台?

然而事与愿违,高工产业研究院(GGII)发布的《 《中国HEV&48V节能乘用车月度销量数据库》统计显示,2020年,中国市场上48V轻混乘车销量比重为33.1万辆,远低于中国汽车工业协会统计的2017年全年乘用车总销量万辆。这意味着,48V轻混乘车在整体销量中所占比例为1.64%,远未达到当前汽车市场预测的这一高水平。

过去,受节能这一政策的影响,48V轻混系统引起了市场的期待,这其中的主要因素:一是双积分政策推动了企业平均油耗下降,而48V系统在这方面表现出色;二是它为燃烧向纯电动技术的转型提供了经济实惠的过渡方案。

随着双积分新政的推出,48V轻混系统进一步陷入困境。2020年6月,经过修订的《乘用车企业平均燃油消耗量与新能源汽车积分积分管理办法》中引入了“低油耗乘用车”的概念。目前市场上的48V轻混几乎都未能达到“低油耗乘用车”的标准,而混合动力高速(HEV)则普遍符合这一要求。

在法规紧迫的背景下,各大车厂优先发展400V/800V高压平台,48V轻混似乎已面临被逐渐淘汰的命运。

从某个角度来说,特斯拉的Cybertruck全车采用48V平台,相当于挽救了48V整个生态。严格意义上来说,电车上用的48V平台,和油车的不是一个概念。48V系统在电车中并非动力核心,而是作为高压系统的关键补充,可以推动汽车能效提升和轻量化。传统轻混系统(MHEV)本质是12V+48V双系统并存,仅在特定场景(如启停、加速)激活48V辅助,无法支持全天候高功率负载。而Cybertruck的架构实现了垂直整合的全栈48V化。

48V系统电动车VS燃油车,来源:与非研究院整理

在电车上,由于制动和转向等需要的电机功率较大,传统的12V低压系统无法满足功率需求,因此需要在线控制动、线控转向、主动悬架等场景引入48V架构。

相比12V系统,48V系统带来的优势包括:

  1. 功率更大:48V系统的功率是12V系统的四倍,像主动悬架这种设备用起来更高效。
  2. 能效更高:48V系统在传输相同功率时,电流更小,能量损耗更低,能效更高。
  3. 线缆更轻:因为电流小了,线缆尺寸可以缩小,重量和成本都降低了,布线也更简单,车内的结构更整洁,空间利用率更高。比如特斯拉Cybertruck用了48V架构后,布线减少了77%,铜的需求也减少了50%。
  4. 电池更先进:48V系统通常用锂电池,能量密度高,功率输出大,能为车上的电气设备提供更稳定、更持久的电力,充电速度也更快。
  5. 安全性更好:48V系统的电压更稳定,减少了电压波动对设备的影响,延长了设备寿命。

以小米Su7为例,小米的48V低压平台主要包括48V EMB 电子制动卡钳:小米智能底盘上采用了48V低压系统,从 SU7 的 12V DPB+ESP10.0 电子液压制动跃级至 48V 四轮全干电子机械制动;48V 线控转向系统:小米在线控转向系统的手力模拟器和轮胎执行器中采用全冗余设计,对供电、通讯、传感器、主芯片、电路等关键部件进行全面备份,满足 ASIL-D功能安全等级,提供最大的安全保障。

从这里大概可以看出特斯拉和小米的考虑因素,48V系统由于采用更细线束(横截面积减少75%),显著降低线缆重量与能量损耗,虽然前提投入比较高,但是节省了系统总成本。据了解,特斯拉Cybertruck的线束总长度减少了17公里。当然,小米的方案没有Cybertruck那么激进,没有完全取消12V系统。其它车厂包括蔚来ET9研发了双DC-DC架构试图替代12V,但仍保留备用线路;Rivian R1T采用高压域控+48V区域架构,但关键ECU仍需12V。

电车厂布局48V平台案例,来源:与非研究院整理

特斯拉做的另一个具有重大意义的事是开源48V设计,公开了48V安全标准V2.0、授权"etherloop"通信协议、促成IEEE P2851工作组成立,这对于推动48V系统生态链成熟有很大的推动。

挑战,车规级48V供应链仍不成熟

但是目前车规级48V供应链的成熟还有比较大的挑战:

比如车规级48V ECU芯片仅TI/NXP量产;历史ECU兼容性差,97%的12V ECU需重新设计。此外,仅20%供应商具备48V部件(如SiC功率模块)量产能力。

部分48V供应链厂商汇总,来源:与非研究院整理

国外Tier 1(博世、德尔福、大陆、法雷奥、舍弗勒、AVL)掌握软硬件整体方案,凭先发优势在研发阶段绑定车企,占据市场主导地位。AVL等在48V混动方案验证超20年。国内供应商在48V电机、电池、DC/DC硬件有突破(宁德时代比亚迪、万向A123、大洋电机等),但软件与电控仍弱,尤其发动机及48V电控系统市场长期由博世等占据。

目前主要的48V系统关键芯片包括功率器件MOSFET栅极驱动器、高边开关(如ST VNF1048F)。

电源管理DC/DC转换器、eFuse。

控制芯片MCU(如瑞萨RH850)、集成驱动器(如ELMOS E523.52)。

2024年4月,英飞凌发布OptiMOS? 7 80V首款产品IAUCN08S7N013,适用于车载DC/DC和48V电机控制(如EPS)。同年6月,安森美推出T10 PowerTrench 80V MOSFET,采用屏蔽栅极沟槽结构和优化的体二极管恢复特性,减少振铃和噪声。

GaN技术凭借高频、高效、小型化优势,正成为48V升级的重要方向。代表性产品包括:

英诺赛科INS2002:100V半桥驱动器,支持48V/12V双向DC-DC,适用于高频电机驱动。

TI LMG2100R044/LMG3100R017:集成驱动的100V GaN,提升功率密度。

GaN Systems GS61008T:100V/90A GaN HEMT,用于储能与工业驱动。

氮矽科技DXC6010S1C:驱动集成100V GaN,简化功率路径设计。

未来3-5年,中国厂商有望在点火驱动、BMS、GAN、部分DC/DC芯片领域加速48V供应链国产化替代。

总结:12V与48V是否将长期共存?

最后,我们回顾一下一开始的问题,小米押宝的48V平台,会降低安全冗余吗?

我认为关键是看不同车型的定位以及车企自己的要求。比如Cybertruck率先试水48V,就采用了多重措施来实现安全冗余,目前没有明显的证据显示Cybertruck相比同类皮卡有安全问题。但是由于小米su7 ultra的定位是豪华跑车,本身跑车在故障率上就要高于普通车辆,因此需要更多的措施来加强安全因素。比如小米在线控转向系统的手力模拟器和轮胎执行器中采用全冗余设计,对供电、通讯、传感器、主芯片、电路等关键部件进行了全面备份。至于更多的knowhow,可能就需要时间来积累了。

采用全平台48V系统普及的关键挑战,一个是供应链不成熟,另一个是标准不完善。国际上,最早的LV148标准已被德国VDA320取代,目前主要执行ISO 21780:2020,并辅以ISO 6469、ISO 21498等电动汽车安全和测试标准。中国在2024年发布GB/T 45120,参考ISO 21780制定,适用于直流48V供电部件的电气要求与试验方法。虽然标准体系趋于完善,但48V车型从立项到量产仍需2-3年的架构验证、功能开发、测试与认证周期,这意味着即便技术与标准到位,市场普及也需耐心等待。

笔者认为,在中国市场,48V架构将优先部署在高端纯电车型,尤其是搭载800-1000V高压平台、高性能动力系统及高阶自动驾驶功能的车型。特斯拉计划2025年升级版Model S/X应用48V,随后逐步覆盖全系车型(不含Model Y);通过OTA优化低压系统功能,为硬件迭代留出窗口。佐思汽研预计,2025-2026年特斯拉、蔚来、小米将逐步导入48V低压供电网络,爆发点在2028年前后;2030年BEV搭载量有望突破百万辆。

值得一提的是到了L3+自动驾驶,由于需要更高的功能安全与冗余需求,对于48V系统也提出了更高要求。意法半导体汽车电子市场及应用总监、新能源汽车创新中心负责人付志凯对笔者表示,ST通过以下方案支持48V系统:

双源供电架构(DC-DC+48V电池+PNG电路)实现冗余隔离;

智能开关(VNFD1248F)、ASIL-D级OR-ing芯片、高功能PMIC提供稳定与安全供电;

制动系统集成MCU与MOSFET,实现高响应双路径冗余;

基于STM32生态推出SDP(软件定义电源)平台,支持OTA与可编程配置,适应未来架构演进。

展望未来趋势,付志凯认为,12V与48V系统将长期共存,短期内高功率负载优先转向48V,中长期48V占比提升。其全栈方案涵盖PMIC、DC-DC、电机驱动(L9908)、智能开关(VNF1048F)与低压MOSFET,能够灵活匹配不同车型架构。

笔者认为,行业临界点将出现在48V系统成本降至12V的1.2倍(当前约1.8倍)时,届时将触发大规模替代潮。其技术技术演进路径预计分为三个阶段:

2025-2028年:区域化Zonal架构普及,12V/48V混合供电为主;

2028-2032年:48V锂电成本下降40%,ECU芯片集成LDO稳压模块;

2032年以后:碳化硅MOSFET突破60V瓶颈,全域固态配电成为现实。

最后,48V是燃油车电动化进程中的阶段性解决方案,其生命周期将受高压平台降本与插混车型价格变化影响,预计2030年后主要存续于商用车与豪华燃油车领域。

来源: 与非网,作者: 李坚,原文链接: /article/1876758.html

小米

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小米是全球第四大智能手机制造商,在30余个国家和地区的手机市场进入了前五名,特别是在印度,连续5个季度保持手机出货量第一。通过独特的“生态链模式”,小米投资、带动了更多志同道合的创业者,同时建成了连接超过1.3亿台智能设备的IoT平台。

小米是全球第四大智能手机制造商,在30余个国家和地区的手机市场进入了前五名,特别是在印度,连续5个季度保持手机出货量第一。通过独特的“生态链模式”,小米投资、带动了更多志同道合的创业者,同时建成了连接超过1.3亿台智能设备的IoT平台。收起

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