48V匯流排將改變車輛的電氣子系統,但我們能否預先設想到它將會對於其他相關和不相關的應用帶來哪些影響?

想必您已經瞭解48V匯流排整合於新一代的車輛中,將有助於補強(但不能取代¬¬——至少目前尚未取代)長久以來的12V直流電(DC)電池,以及電動車(EV)、油電混合車(HEV)的子系統。其根本原因眾所周知:由於安全功能、先進駕駛輔助系統(ADAS)、怠速熄火(start-stop)裝置、動力輔助轉向(EPS)以及自動定速巡航控制等系統迅速普及,導致車子的電力負載增加,即直流電(DC)軌耗盡。

以12V提供所有動力意味著大量的線纜IR和I2R損耗,以及低效的電力轉換。雖然其中一些問題可以經由使用較粗的厚重線纜和連接器來解決,但這畢竟是花大錢的處理辦法。

48V電池並不是簡單地將4個現有12V鉛酸電池串聯起來,因為這只會佔用太多空間,並且導致新的電池管理問題。相反地,48V更像是一種鋰電池單元;博世(Bosch)電池即為其中一例,如圖1所示。

20180928_48V_NT02P1 該48V電池採用被動冷卻,其尺寸為309mm x 175mm x 90mm (相當於12x7x3.5英吋),容量為8A-hr,重量有7kg,額定放電功率為11kW。圖中#1是終端,#2是CAN連接器(來源:Robert Bosch GmbH)

值得注意的是,這種電池並不大,而且其外形也與廣泛使用的鉛酸電池不同。它可以放置在車子的行李箱、座椅下方或是後座後面。此外,當然還需要一些智慧電源管理電路。最後,12V和48V匯流排並不會單獨使用,而是像團隊一樣共同運作,使用IC在兩個方向上管理其間的能量流。

從技術上來看,這種雙匯流排系統的首要意義十分明確且易於理解。但仍值得探討的是如此大規模和戲劇化的轉變將發生什麼未預見到或意外的後果?是會更好,有時甚至更糟?思考其他可能發生的事情著實令人興奮。

例如,新的48V匯流排是否還會找到其他的非汽車用途?如同12V鉛酸電池、外形尺寸及其相關電路成為其他應用廣泛使用的低成本電源?雙匯流排系統會成為常見的其他情況嗎?最終是否會有一系列用於各種車輛和休旅車(RV)的48V獨立裝備和配件?相關的電源控制元件(如MOSFET)是否會找到其他非汽車應用?內建網路介面(CAN、I2C、SPI、USB或其他)的真正智慧電池是否會成為標準?當啟動電池沒電時怎麼辦?你該如何發動汽車?這些都得靠時間來說明一切。

意外或無法預見的後果是技術和社會變革的一大謎團。當電腦記憶體(磁碟和RAM)開始變得更便宜、相當便宜,然後非常便宜後,許多人認為更多可用的記憶體意味著應用程式和軟體最終將有足夠的記憶體,得以高效率地運行。我們知道接下來會發生什麼:這些耗用記憶體的項目胃口越來越大,而且佔用了大部份資源。它看起來「應該足夠」實際上卻是「永遠都不夠」。當然還有其他的例子,例如無線電廣播產業由於未能意識到網際網路和串流媒體將如何對其產業造成重大衝擊,最終失去了很多聽眾及其影響力。

其他長期可能出現的後果包括為了解決某一項新應用問題而開發的材料和技術之適應性。大眾市場MEMS技術最初是專為安全氣囊的加速度計而打造的,如今則進一步發展成為醫學研究和醫療裝置的重要工具以及光學元件。

當然,無法預料的後果已經伴隨我們好幾個世紀了。對此情況,一個發人深省的觀察是科學歷史學家創作的優質電視連續劇《聯繫》(Connections),其中包括10集長度為1小時的電視節目,現在還發行了DVD盒裝版,如圖2。

雖然它的時間要追溯到1978年,但時至今日仍然適用。它讓我們看到事物如何先按預期地被使用了,然後還能應用於其他較不相關的需求,這正提醒了我們,如同Yogi Berra所說的,「預測是很困難的,特別是當它涉及到未來。」(predictions are hard to make, especially about the future.)

20180928_48V_NT02P2 電視連續劇《Connections》在其首次播出的40年之後,依然存在價值,因為它展現了創造力和協同作用如何讓發明家以不可預見的方式有效利用其他人的進展

無論是否與汽車應用相關,您認為採用48V車用匯流排後將會帶來哪些難以預料的後果?

編譯:Susan Hong

(參考原文:What Are the Unforeseen Consequences of the 48-V Automotive Bus?,by Bill Schweber, Engineer, Author, Editor)