没错，车子12V?铅酸电池将要退出市场。欧洲已出台法令，2030?年以后，全部新款汽车均没再运用铅酸电池，这给?OEM?厂家寻觅替代解决方案带来了极大的挑战。尽管这仿佛是一项艰巨的任务，但它也可带来庞大的机缘，不但可消除对环境有害的电池，同一时间还可减少机动车重量并提升全体效能。

12V?电池及供电网站?(PDN)?是全世界准则，扶持数百种负载，包括少许与平安密切相干的负载，因而，解决方案既要有创新性，况且还必需坚固。用以接连高压、48V?和?12V PDN?的高密度、大功率、高效电源模块，可针对这一将要显露的挑战提供具备最高灵活性及可扩展性的解决方案。

在考量潜在解决方案时，OEM?厂家必需考量几个要紧要素：增添功率来扶持功能更没有问题新特性，提升效能以延伸行进路程并改良热治理，降低二氧化碳，改良电缆布线，减少线束重量，以及满足?EMI?请求。这点皆是这种繁杂方程式中的少许变量。

为该方程式求解有两个最重要的选择。将?12V?铅酸电池替换为?12V?锂离子电池是一种选择。尽管它切实可略微减少重量，但也会保存?12V PDN?几十年的惯例，不会发生其余优势。另一种选择是扶持电动车子和混合能源车子/插电式混合能源车子中由?400V?或?800V?主电池供电的?12V PDN。后一个选择优势许多，但这两种选择都值得进一步探寻。

采纳?12V?锂离子电池

容易地将?12V?铅酸电池替换为?12V?锂离子电池，的确可节省约?55%?的重量，但对本钱作用很高。12V?锂离子电池须要一种电池治理体系?（BMS）来操控充电并在车子的全个寿命周期内维持电池的周全事业。特斯拉和现代的进行方向便是这样的。

另外，还须要增添一款从高压到?12V?的大型?DC-DC?转换器（具备电压和电流调节特性），才能为?12V?锂离子电池充电并为电气负载供电。但这不会增添全部优势。它所增添的不过重量、机动车全体安排的繁杂性和体系本钱，况且还会下降机动车的全体可靠性。比较以下，消除?12V?电池，不但可将车子重量降低?13千克，还可将货舱体积增大?2.4%。

惯例的?12V PDN?效能低

维护一款?12V?的物理电池，就意指着维护一种具备不必需冗余的低效能?PDN。在典范的车子?12V PDN?中，全部接连?12V?母线的?12V?负载都有里面前置稳压器，可将宽输入电压范畴（平常从?6V?到?16V）转换为?5V、3.3V?或更低电压。从全世界体系方位来看，不论是电动车子、混合能源车子，仍是插电式混合能源车子，都有串联稳压器冗余。一款从高压到?12V?的?DC-DC?转换器可为?12V?母线（效能高）稳压，而前置稳压器则可为每个负载提供适合的里面电压（图?1）。

这类惯例架构起由于车子装备交流发电机的时期，交流发电机是一个感性的?12V PDN，须要稳压才能为电池充电，在发动事故中维持没有线电事业，或让车的白炽大灯维持适当光度。OEM?厂家十分有创意地绕通过了?12V?电源节制，近年来设置了两款?12V?电池，一款用于能源调转方向的?24V?电池以及其间的几款?DC-DC?转换器。

图?1：xEV?运用的典范?E/E，采纳运用冗余稳压器的?12V?电池。高压至?12V?的?DC-DC?可为?12V?输出稳压，为?12V?电池充电。机动车中的每个?12V?负载都有个前置稳压器，以提供负载事业所需的适当电压。图?1：这两个机器人平台的范围?大不相同，但他们的供电网站却有好多一同之处。模块化方法有助于高度灵活地达成初始设置，平常能提速交付延续电源体系设置。

用虚拟电池替代?12V?电池

解决该难题的更好方法是十足从新考量车子?PDN：撤消?12V?的物理电池，用电动车子主电池中的?12V “虚拟”电池替代（图?2）。每辆电动车子都有个主电池，因而装载格外的储能设施没有意义。理想的机动车架构是运用一款高压电池为能源体系及全部协助负载供电。Vicor?高密度母线转换器模块技艺可实现这一方案，它将低压电池（48?或?12V）干脆从高压电池（400?或?800V）虚拟化出去。

图?2：改良的?E/E?架构可撤消?12V?的物理电池。运用?Vicor BCM?母线转换器技艺转化高压电池，可组建虚拟?12V?电池。

Vicor BCM 母线转换器采纳零电压、零电流开关（ZVS/ZCS）技艺，其事业频次比常规转换器高，因而其响应速度比物理电池快。比如，BCM6135?与常规?ZVS/ZCS?谐振转换器不同，事业频次为?1.2MHz，该?BCM?在窄带频次下事业（图3）。BCM?的高频次事业可针对负载电流的浮动以及从输入到输出的低阻抗路径提供迅速响应。固定比率转换、双向事业、迅速瞬态响应（每秒超越? 8MA）和低阻抗路径相联合，可帮助?BCM?使高压电池看起来像? 48V?电池，咱们将其称为“变压”。与常规转换器比较，这类对电源发展变压的功效既是要紧优势，也是要紧的差异化特性。

图?3：BCM6135?的迅速负载瞬态响应是扶持?12V?负载的要害。瞬态响应为每秒?800?万安培?(8MA/s)。黄色：输入电压?(800VDC)，红色：输出电压(48V)，蓝色：输出电流。

图?4：BCM?母线转换器的功效框图。尽管?BCM?可发展?DC-DC?转换，但它还可运用变压器发展高效的?AC-AC?转换，不但可按?K?因数缩放尺寸，况且还可运用开关模块在?AC?与?DC?之中发展转换。开关在高频次下达成，况且源于具备和变压器一样的能量传输特性，因而转换不但能对瞬态负载浮动做出迅速响应，况且还可在输入和输出之中提供一种低阻抗路径。

Vicor BCM?可用作固定比率转换器，此中输出电压是输入电压的一种固定比值。Vicor BCM6135?转换器为隔离式，采纳?61 x 35 x 7?mm封装提供?2.5kW?的电源，峰值效能超越?97%。它可轻松并联在阵列中，提供很大功率。

该?BCM?的固定比率属性可保证虚拟电池维持在其适当的事业范畴内。比如，在?800V?电池供电的电动车子中，可保证高压电池在?520?至?920V?之中。比率为?1/16?的?BCM6135?可为?48V?电池实现虚拟化，保证电压范畴在?32.5?和?57.5V?之中。BCM6135 1/8?的比率可用于?400V?电动车子（图?3）。

电池虚拟化还可运用?1/4?固定比率转换器扩展至?12V?母线。这类概况不要电流隔离，可行运用?Vicor NBM??母线转换器。与?BCM?的其余特性相同，NBM?非隔离母线转换器具备上述全部优势：迅速瞬态响应、低阻抗和双向事业。12V?母线上的电压范畴维持在?8.125V?与?14.375V?之中，与高压电池电压的比率是固定的。BCM?和?NBM?技艺是接连车子各供电网站的理想变压器。

表?1：采纳?Vicor BCM/NBM?母线转换器技艺的?48V?母线和?12V?母线上的最小电压和第一大电压。48V?和?12V?电压范畴均适合?VDA 320?和?LV 124?准则。

图?5：鉴于?BCM6135?和?NBM2317?模块的?12V?及?48V?电池虚拟化?E/E?架构。48V?母线还可作为一种更高效电源，为机动车中的更高负载供电，如空调冷凝器、水泵和主动底盘稳固体系等。

保证功效平安负载的供电冗余至关要紧。Vicor?电源模块在电源与传输方面十足可扩展，因而可将其设置成冗余?PDN，从而可经过两条专用电源转换路径实现为功效平安至关要紧的负载供电。终归，OEM?厂家可实行当地化能量存储，保证?ADAS、调转方向和刹车等要紧体系的功效平安运转。

电动车子供电网站将何去何从

12V?铅酸电池将很快退出欧洲市场。基于全部的创新都推进了电动车子供电网站从新设置，这种时机十分适合。

车子电气?PDN?正处于?12V?供电的十字街口。试图维持最少的架构浮动的同一时间，越来越多的严刻电源负载利用于机动车。特斯拉首席执行官?Elon Musk?显示：“咱们为何还要用?12V?电压？12V?不过残留的电压，的确太差了。”

OEM?厂家正好争先恐后地设置更没有问题?PDN，为电动车子提供很大的路程和更高的功能。十足撤消?12V?电池显著是一种长久解决方案，不但可降低重量和体积，况且还能提供更没有问题瞬态响应及体系功能。Vicor?技艺不但可实现这点优势，况且还可提供没有与伦比的灵活性、可扩展性和功率密度。Vicor?的?PDN?模块方案为解决新一代?xEV?的?12V?供电网站的近期挑战提供理想的建立模块。

Nicolas Richard

Vicor?欧洲车子营业开发总监

在加入?Vicor?此前，Nicolas?在?IDT（瑞萨电子）担任北美车子营业部负责人，最重要的从事能源体系、消息娱乐体系与?ADAS?体系的技艺出售。在加入IDT?此前，他曾在安森美担任过?4?年的现场利用工程师，领导一种里面设置及利用团队（是一支“从概念到产物冠军”团队），负责安森美在密歇根州底特律的车子出售新产物增添策略。他的事业经验还包括在大陆车子企业的?9?年工程与开发事业，在此时期，他曾在大陆车子混合能源与电动车子部门担任各式工程设置职务，最重要的设置?DC/DC?转换器和牵引逆变器。

责任编辑：焦旭