• 正文
  • 相关推荐
申请入驻 产业图谱

特斯拉到底牛在哪里?深度解析特斯拉推进的48V整车低压电气架构

09/29 13:20
787
加入交流群
扫码加入
获取工程师必备礼包
参与热点资讯讨论

自2023年底特斯拉Cybertruck开始交付以来,其颠覆性的不锈钢外骨骼和线控转向技术吸引了全球整车玩家的目光。今天,抛开其科幻的外表,我们解析一下它的内在,除了有个世界首富马斯克,那特斯拉牛在哪里?个人觉得牛在敢为人先,敢想敢干。

特斯拉的MODEL系列开创了域控制器为核心的新一代电子电器架构,MODEL系列通过三款车型的开发,让特斯拉的新型电子电气架构不仅实现了ECU数量的大幅减少、线束大幅缩短,从分布式->域集中式(功能域)->域集中式(位置域)。

特斯拉Cybertruck则引领了一场更为深刻、影响更为深远的革命,特斯拉正在用48V低压电气架构,彻底改写延续了近百年的汽车12V系统历史。当然特斯拉并非48V概念的发明者,早在多年前,一些欧洲厂商就在“轻混”系统中使用过48V,但特斯拉是首次将48V架构全面、彻底地应用于整车低压系统,并与区域架构、车载以太网等前沿技术深度融合(当然还有一些15V模块,可能是出于成本考虑,没有换掉,避免重复开发)。

从12V到48V,这不仅仅是一次简单的电压提升,截至2025年的今天,这一变革正影响着整个汽车行业

12V系统如何从香饽饽变成绊脚石?

自上世纪50年代以来,12V铅酸电池系统一直是燃油车乃至第一代电动汽车的低压标配。它负责为车灯、雨刷、车窗、娱乐系统等所有非驱动系统供电。然而,随着汽车新四化,也就是电动化、智能化、网联化、共享化的浪潮席卷而来,这个百年架构已然力不从心,反而成了现代电动汽车发展的沉重枷锁。这个问题的核心在于物理学基本定律:

功率=电压×电流

现代汽车,尤其是像特斯拉这样的智能电动汽车,是名副其实的轮上超级计算机,也就是用电大户,FSD芯片、座舱娱乐系统的主处理器功耗动辄数百瓦。线控转向/制动电机、大功率水泵、空调风扇、座椅调节电机等。以及贯穿式LED大灯、巨大的中控屏幕、氛围灯系统都是耗电小能手。

在12V电压下,要满足这些高达数千瓦的功率需求,就必须承受巨大的电流。而大电流带来了三个致命的问题:

首先根据焦耳定律,导线上的功率损耗与电流的平方成正比(Ploss=I2R)。在12V系统下,巨大的电流在铜线中产生了大量的热量,这些能量被白白浪费掉,直接影响了电动汽车的续航里程。

其次为了承载巨大的电流并控制发热,12V系统必须使用非常粗壮、笨重的铜线束。这不仅大幅增加了车辆的制造成本,更增加了整车重量,进一步恶化了能效。Cybertruck之前的车型,其低压线束总长度可达数公里,重量惊人。

并且粗大的线束难以布置,大型的连接器、保险丝继电器也占据了宝贵的车内空间,使得整车设计和自动化生产变得更加复杂。

特斯拉如何解决上面的问题呢?

特斯拉的48V架构并非孤立的技术升级,而是与其全新的区域控制器和车载以太网协同进行的一场系统性变更。48V锂离子电池包作为低压电源。它由主高压电池包通过高效的DC-DC变换器供电,从而寿命更长、重量更轻、性能更稳定。

在传统架构中,中央ECU需要拉很长的线束分别连接到车身各处的每一个传感器和执行器。而在特斯拉的新架构中,车身被划分为几个区域,也就是位置域,每个区域由一个区域控制器管理。48V主干线为这些区域控制器高效供电,而控制器则在各自区域内就近与传感器和执行器通过短线束连接。这种不就是典型的中央集权+地方自治的模式么,与48V带来的细线束优势相得益彰,共同实现了线束长度和复杂度的指数级下降。

数据层面,特斯拉使用高速车载以太网作为数据传输的骨干,取代了传统的CAN/LIN总线。高效的48V供电网络与高速的以太网数据网络相结合,共同构成了未来软件定义汽车神经网络和循环系统。

尽管优势巨大,但从12V迁移到48V困难还是不小,最大的挑战来自于整个汽车行业的供应链惯性。过去几十年来,全球数以万计的汽车零部件供应商,从车灯、雨刷电机到传感器和音响系统,其所有的研发、测试和生产体系都牢牢地建立在12V标准之上。

变革意味着要求整个供应链都要重新设计、开模、测试与验证。这对于供应商来说是一个巨大的工程和成本投入。当然,特斯拉毕竟有强大的市场号召力和垂直整合能力,大家都得跟着干。

相关推荐