Jika sesuatu tidak dapat dilanjutkan, maka hal itu tidak akan terjadi; memasok kebutuhan listrik mobil yang sangat besar dari baterai 12-V adalah contoh dari kenyataan ini.
Mobil masa kini — baik yang berbasis mesin pembakaran internal (ICE) tradisional, sejenis kendaraan listrik hibrida (HEV), atau bahkan kendaraan listrik murni (EV) — dilengkapi dengan perangkat elektronik, sensor, unit kontrol, fitur keselamatan, dan pengemudi canggih. -assistance system (ADAS), sistem infotainment, puluhan motor kecil, dan motor traksi besar (untuk EV/HEV). Merupakan tantangan besar untuk menyediakan, mengelola, dan menyalurkan energi/tenaga listrik yang dibutuhkan. Pada saat yang sama, menghilangkan panas yang tidak dapat dihindari merupakan konsekuensi yang tidak dapat dihindari dari situasi kekuasaan ini.
Permintaan daya yang lebih besar yang terus meningkat ini telah mencapai titik di mana baterai tidak dapat terus hanya menggunakan baterai timbal-asam 12V. Baterai tersebut tidak dapat menyediakan daya, dan bahkan jika bisa, kabel berukuran besar yang diperlukan untuk menjaga kerugian pada tingkat yang dapat diterima menambah biaya, berat, volume, masalah perutean, dan kendala perakitan. Jika Anda pernah melihat kabel bermil-mil dan konektornya yang besar di mobil modern, sebagian besar tebalnya 12-gauge dan tidak fleksibel, Anda tahu ada masalah.
Perubahan telah tiba, dan masih banyak lagi yang akan datang
Tentu saja, kebutuhan tenaga pada mobil saat ini jauh lebih besar dibandingkan 100+ tahun yang lalu. Berapa banyak tenaga yang dibutuhkan sebuah mobil (mengabaikan motor traksi)? Salah satu perspektif menunjukkan peningkatan yang dramatis dan tidak dapat dielakkan, kecuali penurunan kecil pada periode tahun 1970 (mungkin karena embargo minyak dan kekurangan gas di Arab?); Gambar 1 tunjukkan ini.
Sekilas tentang evolusi baterai saja sudah cukup untuk memberikan gambaran. Mobil pertama tidak memiliki baterai sama sekali! Untuk menghidupkan mobil, pengemudi memutar mesin dengan tangan untuk memulai gerakan berputar. Tenaga untuk busi berasal dari magneto, generator yang sederhana namun cukup efektif yang dipasang pada mesin. Akibatnya, mobil yang diengkol menciptakan energinya sendiri untuk busi setelah diengkol dan dibalik.
Saat starter elektrik diperkenalkan pada periode 1910 hingga 1920, menggunakan baterai 6 V. Baterai tersebut cukup memadai bahkan dengan penambahan radio tabung vakum yang haus daya pada pertengahan tahun 1920-an. Kunci dari kemampuan menggunakan baterai 6V sederhana untuk starter dan radio adalah keduanya tidak digunakan secara bersamaan dan kabel daya dari baterai ke starter dan radio pendek dan langsung, sehingga meminimalkan kerugian.
Pada awal tahun 1950-an, beban tambahan pada sistem kelistrikan mobil meningkat dengan penambahan pilihan daya seperti penerangan yang lebih banyak, AC, dan power steering. Untuk meminimalkan kebutuhan listrik, banyak dari opsi ini yang digerakkan secara mekanis oleh sabuk yang mengalir dari mesin mobil, dengan listrik digunakan untuk kontrol tetapi bukan tenaga mentah.
Meskipun demikian, beban meningkat melebihi apa yang dapat didukung oleh baterai 6-V. Industri beralih ke baterai 12-V untuk menyediakan lebih banyak energi dan juga untuk mengurangi kerugian dan memungkinkan penggunaan kabel yang lebih tipis yang membawa tegangan lebih tinggi tetapi dengan arus listrik yang lebih rendah (Gambar 2).
Solusi 12-V bertahan selama lebih dari 50 tahun, yang merupakan rekam jejak yang mengesankan, dan diagram interkoneksi jaringan distribusi tenaga listrik (PDN) sederhana, setidaknya pada prinsipnya (Gambar 3).
Namun banyak tambahan muatan berupa fitur-fitur modern yang ditambahkan. Pada saat yang sama, fungsi yang ada, seperti power steering yang digerakkan mesin, dialihkan ke bantuan motor listrik untuk pengendalian yang lebih baik. Hasilnya adalah PDN yang lebih rumit (ada beberapa gerakan awal menuju peningkatan ke paket baterai 24-V pada tahun 1990an, namun hal tersebut tidak pernah berhasil. Manfaatnya tidak melebihi sifat rantai pasokan 12-V yang sudah mengakar, manufaktur, dan keahlian) (Gambar 4).
Berkedip maju ke tanggal 21st abad, dan 12 V kehabisan tenaga, menggunakan metafora campuran. Penurunan IR dan kehilangan tegangan saat menggunakan 12 V untuk fungsi elektronik merupakan suatu masalah namun masalah tersebut dapat diakomodasi, sampai batas tertentu, melalui penggunaan regulator lokal yang sesuai pada setiap papan sirkuit. SAYA2Namun, pemanasan R Joule dan hilangnya daya yang terkait merupakan masalah yang tidak dapat diatasi lagi, karena daya tersebut terbuang sia-sia dan tidak dapat diperoleh kembali, sementara pembuangan panas yang terkait menambah beban termal pada mobil.
Bagian selanjutnya melanjutkan diskusi ini.
Konten EE World terkait
FAQ tentang magnet untuk daya dan pengapian, Bagian 1
FAQ tentang magnet untuk daya dan pengapian, Bagian 2
FAQ tentang motor traksi, bagian 1
FAQ tentang motor traksi, bagian 2
FAQ tentang motor traksi, bagian 3
Portofolio konektor ujung ke ujung memenuhi kebutuhan sistem kelistrikan kendaraan 48-V
Meningkatkan kinerja dalam distribusi daya 48-V
Tumbuhnya Pengaruh Teknologi Otonom Terhadap Pembenahan Sistem Kelistrikan Kendaraan
Mengoptimalkan jaringan penyaluran tenaga listrik
Referensi eksternal
Sistem Desain Irama, “Apa Itu Arsitektur Zonal? Dan Mengapa Hal Ini Meningkatkan Rantai Pasokan Otomotif?”
Vicor Corp., “Sistem 48V: Apa yang perlu Anda ketahui saat produsen mobil mengucapkan selamat tinggal pada 12V”
Vicor Corp., “Kendaraan Listrik: 48V adalah 12V baru”
Vicor Corp., “Tesla Cybertruck akan menghilangkan komponen listrik 12V”
Konektivitas TE, “Konektivitas dalam Arsitektur E/E Otomotif Generasi Berikutnya”
Infineon, “Sistem distribusi tenaga otomotif”
Clore Automotive, “Evolusi Baterai Otomotif”
Sistem Baterai Kontinental, “Evolusi Baterai Mobil – Dari Teknologi Lama hingga MIXTECH”
MDPI, “Karakteristik Sistem Manajemen Baterai Kendaraan Listrik dengan Pertimbangan Proses Penyeimbangan Sel Aktif dan Pasif”
ResearchGate, “Pendekatan Sistematis untuk Pengembangan Arsitektur Sistem Tenaga Listrik Otomotif”
Di dalam EV, “Tesla Konfirmasi Peralihan ke Sistem 48 Volt”
Texas Instruments, “Memproses Keunggulan Arsitektur Zona dalam Otomotif”