Jun . 2025
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長城汽車作為一家全球智慧科技公司，打造了以能源、智慧化位導向的森林生態體系，確立混動、純電、氫能三軌並行發展的道路。隨著長城汽車在智慧駕駛、智慧座艙、智慧底盤等方面的深入發展，傳統12V低壓系統需要提升電流輸出能力來滿足更智慧的控制器系統，電流輸出能力的提升必然增加線束線徑進而導致整車重量加大。為了實現智慧化和整車輕量化的共同發展，長城技術中心進行了低壓12V升級到48V的相關驗證。
英飛凌作為全球領先的汽車半導體廠商，為客戶提供全面的系統級解決方案，同時也結合客戶的未來需求提供最新的解決方案。為了更了解客戶的需求，英飛凌設立應用中心，貼近客戶，共同進行新產品、新應用、新技術的相關工作。
基於長城&英飛凌應用中心，長城技術中心和英飛凌共同合作，結合長城汽車的實際需求開發了一款12V&48V一級智慧配電測試板。
作者：長城汽車電子電氣架構經理 張良
英飛凌應用中心工程師 曾喆
圖1 12V&48V混合一級智慧配電測試板
■ 採用12V&48V供電
■ 2路CAN通信，3路LIN通信
■ 12V負載輸出
■ 48V負載輸出
■ 電子保險絲（efuse）保護機制
■ 馬達保護機制
圖2 12V/48V混合一級智慧配電框圖
測試板根據一級智慧配電的需求進行設計，在混動車型和純電車型實現智慧化的電子配電方案。
測試板基於傳統的12V低壓系統，部分大電流負載升級到48V。在保留現有400V/12V DCDC和12V電池的前提下透過增加一個雙向12V/48V DCDC進行48V負載測試。 48V供電部分採用12V/48V DCDC 和48V 電池。
基於高階自動駕駛、智慧座艙等智慧化的趨勢，12V的負載輸出採用電子保險絲（efuse）取代傳統的保險絲。 48V的負載輸出採用智慧高邊和智慧驅動+mosfet的方式。
圖3 48V主供電框圖
48V供電採用雙電源方式分別為12V/48V DCDC和48V電池，12V/48V DCDC和48V電池透過2ED4820進行管理。
2ED4820是英飛凌開發的一款適用於12V/24V/48V的智慧閘級驅動晶片。
圖4 IBC供電
隨著智慧駕駛的提升，線控底盤控制器也會越來越多。為了滿足高階自動駕駛和整車功能安全要求，針對線控制動控制器供電採用雙路冗餘同時差異化的智慧配電輸出，採用智慧閘級驅動+mosfet的方式給IBC1供電，另外一路採用BHT50015給IBC2供電。
測試板整合了兩路三相無刷馬達（BLDC）驅動分別用於驅動水泵和散熱風扇。為了測試比較採用了兩款不同的BLDC驅動晶片，兩款BLDC驅動都支援48V應用分別是TLE9180和TLE9140。
TLE9140是英飛凌開發的一款符合24V/48V BLDC應用的驅動晶片。
測試板可實現12V和48V負載輸出電流和電壓的即時監控。
12V負載部分採用一個主的2ED2410作為12V的輸入，每路12V輸出採用電子保險絲（efuse）和智慧型高邊驅動（HSD）。
48V負載部分採用兩個主的2ED4820作為48V輸入，48V輸出採用智慧高邊和馬達驅動晶片。
圖5 短路發生之後，BTG7003在45us之內觸發保護同時關閉輸出
圖6 短路發生之後，傳統保險絲在2ms之後才會觸發保護同時熔斷
透過對比測試可以發現在發生短路的時候，eFuse觸發保護的時間明顯優於傳統保險絲，us級的保護反應時間可以降低短路大電流對線束的損壞。
圖7 測試板48V配電圖
基於實驗室環境針對BLDC和DC馬達在48V和12V供電情況下進行了對比。
透過以上數據可以得到鼓風機在相同風速下48V供電情況下負載電流小於12V供電情況下的電流。在較低的風速下電流比例達到了4：1，但是隨著風速的上升，電流比例開始變小，這個有可能跟48V散熱風扇的軟體成熟度不足和散熱風扇不匹配實驗車輛有一定的關係。
由以上數據，可以看到上升過程中，與48V電壓下相比， 12V搖窗馬達工作電流是48V搖窗馬達的3.4倍。雖然下降階段電流卻沒有明顯的優勢，但是下降電流最夠小，這樣子也有利於降低線束的線徑。
基於測試板功能和測試的數據可以看到以下結論：
文章來源：英飛凌汽車電子生態圈
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