特斯拉将全面转向48V 汽车行业跟不跟

电动汽车的高压化发展趋势，一直是行业热门话题。当行业将大部分关注目光投向如何实现800V甚至更高电压平台时，特斯拉又一次“出其不意”。这次，号称电动汽车行业“风向标”的特斯拉，准备向低压电气架构“开刀”。
在今年的特斯拉投资者日上，特斯拉透露，低压电气架构计划全面转向48V；今年下半年开始，将在新发布的Cybertruck及后续车型上，全部应用48V平台。特斯拉投出“一石”，激起业界千层浪。有人感慨于特斯拉敢于变革的精神，认为48V或将引领电动汽车低压系统革命；但也有人站在整车成本与产业大局角度考虑，对48V带来的后续影响持观望态度。
技术进步下的低压电气架构
作为汽车系统的重要组成部分，汽车电气架构与车身、底盘等系统密切相关。低压电气系统不仅为车灯、雨刮器等常规用电器供电，也为整车控制器、电机控制系统、电池管理系统及高压控制器等设备的辅件供电。在目前大多数车型上，普遍使用12/24V低压直流电源。
在乘用车领域，12V作为汽车标准低压电由来已久。目前，整个汽车供应链的技术和产品几乎都基于12V架构。然而，形势并非一成不变。安波福全球电子电力总监钱乐伟表示，随着汽车技术不断进步，越来越多的电气及电子系统被应用到车辆上，对整车空间和用电量提出了更高要求。汽车电动化和智能化发展，使得12V电气架构开始面临一些技术局限的挑战，比如芯片能耗带来的问题。现在，车载芯片基本是基于12V低压系统开发的，如果能够实现升压，将对芯片和相关零部件的性能改善有所助益。
事实上，电动化与智能化浪潮导致传统汽车的各子系统都面临新的课题。整车电子电气架构正经历着比以往任何时代都要多样且快速的变革。48V低压系统能否很好地应对这一汽车变革时代提出的挑战，进而成为整车电气架构的新趋势？
安波福ADAS工程总监张磊认为，对于ADAS而言，48V是一个比较新的话题。ADAS的电力系统取决于整车系统架构，不同电压的设计都能够适应。但在现实中也出现了一些问题：越来越多的智能化系统，对低压的要求越来越高；随着传感器越来越多，算力越来越强大，电能消耗将更大。提高电压显然是一个快速提高电力效能且容易达成的手段，在同样电流的情况下提高电压，可以帮助低压系统更快地适应高功率要求。
“目前，48V系统已在部分轻混车型上应用十余年，取代传统12V系统可能会是汽车行业向前迈出的重要一步。”在天海汽车电子集团股份有限公司研究院副院长康金灿看来，48V系统让以前许多看似不切实际或不可能应用的技术变得可行，在48V平台上，线控系统、行驶平顺性控制装置、电子加热式催化器、电磁阀系统、主动悬架和电动四轮辅助驱动装置都更能发挥功效，为车辆结构改进提供了可能性。值得一提的是，48V技术的推广还可降低电动汽车的制造和使用成本，促进绿色出行的发展。据介绍，由于48V系统采用高效电子设备和电路，可提高整个电气系统的效率，从而提高电动汽车的续驶里程。
　成本控制需求催生48V系统应用
在汽车行业“价格战”大行其道的当下，有业内人士明确表示，未来几年，电动汽车市场最重要的衡量指标将是单车成本。事实上，在大部分针对48V系统的讨论中，技术带来效能提升固然重要，但其降本意义似乎更受车企青睐。
“对一家车企来说，成本控制至关重要。线束占汽车成本的3％～5％，而线束布置往往是自动化水平较低的生产环节之一，因此降低线束成本、提升其自动化安装水平成为车企的迫切需求。使用48V低压系统，将使线束得到大幅简化，从而降低车身重量和制造成本，提高车辆的可靠性和易维护性。”康金灿表示。
某自主零部件企业负责人告诉记者：“汽车上的功能越来越多，意味着将消耗更多电能。从技术角度看，基于传统的12V电气架构，车辆需要使用更多、线径更粗的线束。相比之下，应用48V系统，相同功率电器仅需之前电流的1/4，电流变小便无需原来那么粗的电缆，理论上导线线径也可以做到之前的1/4，从而起到节省线束成本的作用。”
“导线的功率损失是电阻乘以电流的平方，电流减小1/4，那么导线的功率损失将降低1/16。因此，电流降低可使用截面面积更小的导线、保险丝和更少的控制器；同时，电流降低使得用电器发热更少，现有部分设备可减除散热片与风扇，带来降低成本和实现轻量化的效果。”康金灿介绍道。
“根据特斯拉披露的信息推算，统一使用48V低压电气架构可大量减少线束的使用，进而降低制造成本和整车重量。这两个方面将有助于特斯拉管控制造成本，从而为公司赢得更好的利润表现，同时使整车获得更长的续驶里程和更从容的电池布置方案。”一位不愿具名的汽车产业链相关人士指出。
无论从汽车技术进步，还是线束成本控制的角度来看，提升低压电似乎成为行业发展的重要路径之一。
“早在1988年，美国汽车工程师学会（SAE）就曾倡议，将乘用车的标准电气电压提升到42V。最终没有实施这一举措的主要原因，是当时汽车供应链已比较成熟，替换零部件的费用高昂。这种‘伤筋动骨’式的改革并没有太多企业积极响应。”康金灿直言。
那么，特斯拉此次计划全面转向48V低压电架构，能否挑战12V一直以来江湖地位？
成本与安全边界的现实困境
“我们需要系统、全面地考虑问题。若仅是降低线束成本，是否意味着整车成本也降低？”前述某自主零部件企业负责人认为，在降本方面，如果只考虑线束就显得单一和片面了，把整车及其他零部件全面纳入考量，得出的结论可能不同，“具体而言，从12V到48V，可能线束本身的成本降低了，但也会造成ECU、EMC、AC/DC转换器或稳压器等一系列相关元器件的成本增加。比如，一般情况下，我们会对元器件进行冗余设计，如果升到48V，相应的元器件要保护电路就必须覆盖更大的电压范围，超过48V甚至达到50V以上。元器件耐压参数提高，成本也是要增加的，因为提高电压后，EMC的整个测试范围都要大幅增加，元器件的一些要求也会增多，成本不降反升。”
“应从整个系统角度出发考虑48V在整车电子电气架构中的应用，而不是光看单一的某个方面。48V是我们智能汽车架构SVA整体的一部分。”安波福亚太区总裁杨晓明强调，对于任何一项产业变革而言，商业落地都比技术进步需要考虑的维度更多。
其实，从汽车产业链的角度来看，单个元器件带给行业的影响以及对产业链的拉动效果，依然取决于由需求决定的规模效应。“元器件的供应也是一个重要的问题，目前行业大部分零部件的设计都是基于12V架构，很少用到48V。换言之，目前12V器件的选择余地很大，不同的供应商都能供货；而一旦改用48V，如果市场规模不够，不仅产品选择范围缩小，而且供应商需要摊销的研发、制造、采购和管理成本一定会很高。此外，平台电压从12V提升至48V，供应商提供的产品能否达到之前的性能，也要打个问号。”前述某自主零部件企业负责人表示。
与此同时，还有业内人士指出，对终端用户而言，以48V电源替代12V，消费者感知并不明显。也正因如此，改进电源系统没有得到大多数车企的积极响应。更重要的是，从使用端来看，系统本身的安全性以及能否在极端情况下保证安全仍有待验证。
前述某自主零部件企业负责人告诉记者：“从安全性的角度来看，采用低电压主要是为了起到保护人员的作用。人体所能承受的安全电压是36V，48V超出这一范围。鉴于OBD等一些外露接插件的存在必不可少以及车辆维修保养或处在行驶过程中，人员有触电可能，改用48V架构必须考虑如何保证安全，以及会否增加防护成本等问题。”
“类似技术方案的更替，需要特别注意安全问题。曾经出现过某款车型在极端（车辆发生碰撞后起火）情况下，全车断电导致车内乘员无法逃生而不幸遇难的事故。这对全行业都是一个警示，对于关系到安全的细节改动，一定要充分论证、反复试验并留出充分的设计冗余。”上述汽车产业链相关人士强调。
康金灿认为，48V系统带来新的机遇，但也存在一定的市场风险。虽然48V系统在提升效能和轻量化方面有优势，但它在复杂性和安全性方面面临新的挑战，比如需要增加新的安全功能来防止电击等；虽然48V系统会降低线束成本且更容易安装，但全新开发电器设备增加的成本也要考虑在内，因此应综合评估其带来的影响。“由于需要供应链的配合，传统汽车制造商在全面采用48V技术方面进展缓慢，但大部分供应商尚不具备快速向48V平台过渡的能力。”他认为，“特斯拉垂直整合、制造的能力及组织管理架构，赋予其很强的灵活性，可以在内部设计高度集成的组件，从而实现向48V系统的快速过渡。”
供应链谨慎跟进
特斯拉对新技术的应用，在行业内有较强的示范和带动作用。这一次，它将掀起的48V低压电气架构升级“东风”，能否引领电动汽车新一轮的技术革新？
目前来看，对于低压电气架构升级，产业链上下游企业有着各自的考量和规划。
“低压电气架构的布局是整车企业的选择问题。我们作为一级零部件供应商，完全尊重和理解不同车企对不同技术架构的选择和探讨。”记者在采访某汽车电子企业时得到回复，“无论传统的12V低压电气架构，还是对48V的尝试，我们都储备了相应的产品，也愿意配合车企根据不同技术方案对现有产品进行的改进。总而言之，这种对不同技术方案的选择是行业内的正常现象。作为零部件企业，我们会一如既往地配合不同车企提出的不同需求，实现对方的设计初衷。”
对此，张磊表示：“对安波福而言，在技术上可以保证产品在低压系统上可靠、持续和稳定地工作，这其中就包括48V；并且，我们的下一代域控制器以及整车电子电气架构都将48V系统考虑在内。电压变化对我们产品设计的影响不大，更多的影响是在电力供应端。”
“从长远角度考虑，48V是汽车电气系统的发展趋势，但由于电气设备供应链的影响，其发展需要整个行业共同推动。相信在头部车企的推动下，48V系统有望在行业内得到应用和推广。目前来看，48V系统不会影响线束、保险丝、固定件、连接器等相关供应链，基本上我们能满足新的产品需求。”康金灿介绍道。
不过，即便供应链上的企业已有所准备，但当下全面发展48V系统的行业共识尚未完全形成，个体的技术路径选择与行业整体发展趋势之间仍未同步。前述汽车产业链相关人士对记者表示，特斯拉的技术选择向来激进，这是由于其独特的成长基因导致，所以对汽车行业的理解完全不同于传统汽车制造商。这既是他们的特点，也是他们的优势。但也应注意，特斯拉的技术选择有可能出现反复，比如基于纯视觉的自动驾驶方案，就经历了从完全坚持到小幅修正的过程。因此，这次的低压电气架构革新也可能会是特斯拉的一次尝试，是出于商业考虑的选择。
对于未来整车电子电气架构的发展方向，前述某自主零部件企业负责人表示，升压与否要看究竟能给整车带来多大幅度的成本降低。而从升压角度来看，可提高到24V，因商用车多采用24V系统，其供应链完善且成熟，能够适应升压的技术趋势。
但是，如果在原有供应链之外，重新开辟一条全新的，企业就需要具备非常强大的实力。有鉴于此，48V系统的市场应用规模能否带动行业整车电气架构的变革，依然存在不确定性。