汽车48V系统介绍及线束适应性设计
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汽车48 V系统介绍及线束适应性设计
许 森，李雪松，王彩云，贺志伟
（一汽轿车股份有限公司产品部，吉林 长春 130012）
摘要：介绍48 V系统的优势和架构，并提出当48 V系统嫁接到传统汽车的12 V系统之上时，线束需要为之进行 的适应性设计。
关键词：汽车48 V系统；线束；设计 中图分类号：U469.72 文献标志码：A 文章编号：1003-8639（2018）06-0016-02
1 汽车48 V系统的优势 汽车48 V系统是对传统12 V系统的补充，不同于之前
42 V系统对12 V系统的完全替代方案，整车仍然保留了大部 分经过数十年检验的品质可靠、物美价廉的12 V电器件， 相比于高压混合动力，整车的可靠性和成本更容易被主机 厂接受。48 V系统中的直流电压最大约为54 V，不超过直 流60 V的安全电压范围［2］，不需要为48 V系统设计高压保 护，也不会对维修和驾驶人员造成人身危险。搭载了48 V 系统的汽车，将具备制动能量回收、扭矩辅助、滑行起 停、怠速起停、降低起动噪声、降低油耗、减少排放等功 能，给人们带来了经济舒适的驾乘体验。
汽车普及在带给人们舒适和便捷的同时，也带来了能 源和环境的危机。面对国家工信部公布的2020年5 L/100 km （117 gCO2/km）能耗排放要求［1］，汽车48 V系统被公认为 是目前最具性价比的节能减排技术手段，填补了12 V起停 系统和高压混合动力系统之间的技术空白，正受到越来越 多的主机厂和供应商的青睐，大有百家争鸣之势。
图1 汽车48 V系统架构图
3 线束针对48 V系统的适应性设计 3.1 48 V系统对线束布置的影响
在用电功率一致的情况下，电压越高，电流就越小， 那么承载电流的导线截面积也就越小，但这只适用于48 V 蓄电池到DCDC这一段导线。而BSG电机到48 V蓄电池之间 要进行快速的能量交互，所以48 V汽车的电源线截面积要 比12 V汽车的电源线截面积增加很多，同时带来了导线硬 度的上升和转弯半径的增大，在线束布置走线时，要充分 考虑，留出足够的空间。BSG电机取代了传统发电机的作 用和位置，BSG电机电源线从高频振动的发动机过渡到相 对稳定的车身，过渡部位的线束要避免一点受力形变，否 则易出现线束折断风险。
Vehicle 48 V System Introduction and Harness Adaptability Design XU Sen， LI Xue-song， WANG Cai-yun， HE Zhi-wei
（Products Development Department， FAW Co.， Ltd.， Changchun 130012， China） Abstract： this article introduces the advantage and architecture of 48 V system， and how to deal with the harness adaptability design when 48 V system added to 12 V system. Key words： vehicle 48 V System；harness；design
2 汽车48 V系统的架构 汽车48 V系统通常由起发电机、逆变器（通常集成在
起发电机内部）、48 V蓄电池、DCDC转换器和48 V负载 （可选项）组成。起发电机可集成于发动机本体（BSG）， 可集成于发动机和变速器之间（ISG），可集成于变速器本 体，可集成于后轴［3］。其中BSG方案由于不需要改变车身 结构，易于集成，成本相对较低等原因成为48 V系统的典 型方案，典型的48 V系统架构如图1所示。
如图3所示，建议在此线路的两端都设计熔断丝，避免线路
短路带来的火灾风险。
图2 E型和H型线束拓扑简化图
3.2 48 V系统大线经导线转接盒设计 在整车线束的设计中，越少的分段方案意味着越低的
物料成本和失效风险，但受到发动机分装、仪表板分装等 装配因素的影响，整车线束不得不拆分成多个线束总成， 如发动机线束、仪表板线束和车身线束等。受到机舱的空
收稿日期：2017-06-12
《汽车电器》2018年 第6期 16
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金上只有一个线束过孔，如果搭载了48 V系统，线束会出 现绕线、拥挤等现象，给线束布置带来困难。采用H型线束 拓扑结构的车身，前围防火墙钣金上左右各有一个线束过 孔，可以有效缓解线束绕线、拥挤的现象。
由于整车线束上存在2个电压等级，将12 V线路和48 V 线路分开布置自然是最理想的情况，但实际情况往往难以 满足，线束设计师要做好2个电压等级线路的标识区分，设 计防错装结构，尽量不要出现2个电压等级的回路共用一个 连接器的情况，规避短路风险。
线束的拓扑结构大致可以简化成E型结构和H型结构， 如图2所示。采用E型线束拓扑结构的车身，前围防火墙钣
式中：脉冲电流
—— 单 次 脉 冲 所 产 生 的 电 流
冲击；熔断丝熔断 ——熔断丝熔断需要承受的电流冲 击；相对i2t——前两者的百分比，为了确保熔断丝的电气
寿命，笔者推荐i2t在37%以下。
通常在电源和负载之间的线路上，只在电源侧设计1个
熔断丝，因为电流的方向是从电源流向负载。但BSG电机
和48 V蓄电池之间的电流方向是随工况的变化而变化的，
间、温度等因素的限制，往往会将48 V蓄电池和DCDC布置 在驾驶室之内，所以BSG电机和48 V电池之间需要经过一到 两次转接，按照48 V系统电源线的线径，没有合适的连接
器可用，需要专门设计转接盒用于大线径导线的转接。针 对转接盒的设计，笔者推荐具备表1所述特点。
表1 转接盒特点
特点
优势
线束出线方向有多个选择
方便线束布置Leabharlann 配转接盒内部可匹配熔断丝和汇流片 方便熔断丝的加装
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汽车48 V系统介绍及线束适应性设计
许 森，李雪松，王彩云，贺志伟
（一汽轿车股份有限公司产品部，吉林 长春 130012）
摘要：介绍48 V系统的优势和架构，并提出当48 V系统嫁接到传统汽车的12 V系统之上时，线束需要为之进行 的适应性设计。
关键词：汽车48 V系统；线束；设计 中图分类号：U469.72 文献标志码：A 文章编号：1003-8639（2018）06-0016-02
1 汽车48 V系统的优势 汽车48 V系统是对传统12 V系统的补充，不同于之前
42 V系统对12 V系统的完全替代方案，整车仍然保留了大部 分经过数十年检验的品质可靠、物美价廉的12 V电器件， 相比于高压混合动力，整车的可靠性和成本更容易被主机 厂接受。48 V系统中的直流电压最大约为54 V，不超过直 流60 V的安全电压范围［2］，不需要为48 V系统设计高压保 护，也不会对维修和驾驶人员造成人身危险。搭载了48 V 系统的汽车，将具备制动能量回收、扭矩辅助、滑行起 停、怠速起停、降低起动噪声、降低油耗、减少排放等功 能，给人们带来了经济舒适的驾乘体验。
汽车普及在带给人们舒适和便捷的同时，也带来了能 源和环境的危机。面对国家工信部公布的2020年5 L/100 km （117 gCO2/km）能耗排放要求［1］，汽车48 V系统被公认为 是目前最具性价比的节能减排技术手段，填补了12 V起停 系统和高压混合动力系统之间的技术空白，正受到越来越 多的主机厂和供应商的青睐，大有百家争鸣之势。
图1 汽车48 V系统架构图
3 线束针对48 V系统的适应性设计 3.1 48 V系统对线束布置的影响
在用电功率一致的情况下，电压越高，电流就越小， 那么承载电流的导线截面积也就越小，但这只适用于48 V 蓄电池到DCDC这一段导线。而BSG电机到48 V蓄电池之间 要进行快速的能量交互，所以48 V汽车的电源线截面积要 比12 V汽车的电源线截面积增加很多，同时带来了导线硬 度的上升和转弯半径的增大，在线束布置走线时，要充分 考虑，留出足够的空间。BSG电机取代了传统发电机的作 用和位置，BSG电机电源线从高频振动的发动机过渡到相 对稳定的车身，过渡部位的线束要避免一点受力形变，否 则易出现线束折断风险。
Vehicle 48 V System Introduction and Harness Adaptability Design XU Sen， LI Xue-song， WANG Cai-yun， HE Zhi-wei
（Products Development Department， FAW Co.， Ltd.， Changchun 130012， China） Abstract： this article introduces the advantage and architecture of 48 V system， and how to deal with the harness adaptability design when 48 V system added to 12 V system. Key words： vehicle 48 V System；harness；design
2 汽车48 V系统的架构 汽车48 V系统通常由起发电机、逆变器（通常集成在
起发电机内部）、48 V蓄电池、DCDC转换器和48 V负载 （可选项）组成。起发电机可集成于发动机本体（BSG）， 可集成于发动机和变速器之间（ISG），可集成于变速器本 体，可集成于后轴［3］。其中BSG方案由于不需要改变车身 结构，易于集成，成本相对较低等原因成为48 V系统的典 型方案，典型的48 V系统架构如图1所示。
如图3所示，建议在此线路的两端都设计熔断丝，避免线路
短路带来的火灾风险。
图2 E型和H型线束拓扑简化图
3.2 48 V系统大线经导线转接盒设计 在整车线束的设计中，越少的分段方案意味着越低的
物料成本和失效风险，但受到发动机分装、仪表板分装等 装配因素的影响，整车线束不得不拆分成多个线束总成， 如发动机线束、仪表板线束和车身线束等。受到机舱的空
收稿日期：2017-06-12
《汽车电器》2018年 第6期 16
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Industry Focus
新能源
金上只有一个线束过孔，如果搭载了48 V系统，线束会出 现绕线、拥挤等现象，给线束布置带来困难。采用H型线束 拓扑结构的车身，前围防火墙钣金上左右各有一个线束过 孔，可以有效缓解线束绕线、拥挤的现象。
由于整车线束上存在2个电压等级，将12 V线路和48 V 线路分开布置自然是最理想的情况，但实际情况往往难以 满足，线束设计师要做好2个电压等级线路的标识区分，设 计防错装结构，尽量不要出现2个电压等级的回路共用一个 连接器的情况，规避短路风险。
线束的拓扑结构大致可以简化成E型结构和H型结构， 如图2所示。采用E型线束拓扑结构的车身，前围防火墙钣
式中：脉冲电流
—— 单 次 脉 冲 所 产 生 的 电 流
冲击；熔断丝熔断 ——熔断丝熔断需要承受的电流冲 击；相对i2t——前两者的百分比，为了确保熔断丝的电气
寿命，笔者推荐i2t在37%以下。
通常在电源和负载之间的线路上，只在电源侧设计1个
熔断丝，因为电流的方向是从电源流向负载。但BSG电机
和48 V蓄电池之间的电流方向是随工况的变化而变化的，
间、温度等因素的限制，往往会将48 V蓄电池和DCDC布置 在驾驶室之内，所以BSG电机和48 V电池之间需要经过一到 两次转接，按照48 V系统电源线的线径，没有合适的连接
器可用，需要专门设计转接盒用于大线径导线的转接。针 对转接盒的设计，笔者推荐具备表1所述特点。
表1 转接盒特点
特点
优势
线束出线方向有多个选择
方便线束布置Leabharlann 配转接盒内部可匹配熔断丝和汇流片 方便熔断丝的加装