48 V är det nya 12 V

Avancerad fordonselektronik driver på övergången till 48 V-system

Med dubbelriktade NBM2317 från Vicor kan fordonssystemen enkelt konverteras från 48 V till 12 V med minimala förluster och lättare kablage. (Bildkälla: Vicor Corporation)

Inom bilindustrin, liksom i många andra industrier, etablerades en standardspänning för många år sedan. Men standarder utvecklas med tiden, i takt med att tekniken utvecklas. Utvecklingen av standarder är tydlig inom fordonsindustrin.

De första bilarna saknade elsystem helt och hållet. De startades med en handvev och lamporna drevs med olja. Sedan kom blybatteriet, följt av 6 V-systemen. De fungerade ett bra tag, men när motorerna blev större och mer elektronik tillfördes bilarna, behövdes mer kraft. Då blev 12 V den nya standarden.

Och just nu befinner vi oss också i ett förändringsskede. Behovet av kraft i bilar och fordon ökar snabbt, i synnerhet vad gäller självkörande fordon. Artificiell intelligens i fordon är också en stark drivkraft. Drivlinor och infotainment-anläggningar kräver mycket kraft.

12 V-batteriet räcker inte längre till. Nästa logiska steg är en övergång till 48 V. Det är inte en särskilt svår övergång, eftersom lösningar med två batterier redan används i vissa bilar. I ett sådant fordon hanteras strömförsörjningen gemensamt av ett konventionellt 12 V-batteri och ett 48 V litiumjonbatteri. Under en övergångsperiod kommer de två systemen sannolikt att existera parallellt, innan 48 V så småningom blir standard.

48 V ger mer kraft i många branscher

Datacenter kan administrera en nedgraderad infrastruktur genom att gå ner från 48 V till 12 V. (Bildkälla: Vicor Corporation)

Övergången till 48 V sker även i andra branscher. En liknande förändring pågår i många datacenter. Där används konventionella 12 V-bussar, men helst vill man börja använda 48 V-bussar för att tillgodose effektbehovet på ett bättre sätt.

Även elverktyg har fått mer kraft, med större vridmoment och kompaktare batterier. Numera finns det många 48 V-verktyg. De kanske är dyrare, men batteriladdningen räcker längre och de levererar högre vridmoment. LED-belysning är ett annat område där 48 V-system används i allt högre grad, i synnerhet i utomhusbelysning där effektbehovet är större. Mer kraft gör det möjligt att utforma större, effektivare och mer ljusstarka belysningssystem.

Vad är fördelen med 48 V-system?

Med 48 V-system kan du få ut högre effekt med lägre omkopplingsförluster. Detta tack vare att mindre ström leds genom samma mängd koppar, vilket innebär att strömmen kan ledas längre sträckor och strömsätta fler saker. 48 V-system uppfyller SELV-kravet (Safety Extra Low Voltage), vilket innebär att systemet är säkert och inte kräver specialhantering. Spänningen är lägre än 60 V, vilket betraktas som gränsen för säker hantering. Kablarna behöver ingen extra skärmning och det finns ingen risk för att de överhettas.

Så varför använde man inte 48 V redan från början?

Att använda större batterier var i början inget bra alternativ, på grund av kostnaden och storleken. System med högre spänning har vissa fördelar, men innebär även begränsningar. I system med högre spänning krävs det robustare kontakter. De kostar mer, bland annat på grund av korrosion. Men i takt med att tekniken har utvecklats har vi också blivit bättre på att minimera nackdelarna. De flesta infrastrukturer och system är idag utformade för 12 V. När en standard väl har etablerats kan det vara svårt att få folk att övergå till något nytt, eftersom alla delar är anpassade för 12 V.

NBM2317 ger dubbelriktad konvertering mellan 48 V och 12 V, med 98 % toppeffektivitet vid 800 W kontinuerlig effekt. (Bildkälla: Vicor Corporation)

Idag försöker de flesta sådana system omvandla 12 V till 48 V. Syftet är inte att omkullkasta infrastrukturen, utan snarare att omvandla arkitekturen stegvis. Till exempel har nyare hybridbilar dubbla batterier – ett för 12 V och ett för 48 V. Företagen försöker göra så att du inte behöver byta ut hela systemet på en gång. I stället kan du välja att införa nya delsystem efter hand. Under övergången till högre spänning behövs olika typer av komponenter till systemen.

Där kommer företag som Vicor in. De har precis släppt en ny ”bryggdel”, NBM2317. NBM ger dubbelriktad omvandling mellan 48 V och 12 V, med 98 % toppeffektivitet vid 800 W kontinuerlig effekt och 1 kW toppeffekt i en enhet som är mindre än 3,3 cm³. Vicor har ett brett sortiment av 48 V-delar som hjälper dig att bygga ditt 48 V-system och övergå till 48 V-infrastrukturen.