Over op 48 volt... of niet?

A

Anoniem

Guest
Ik las dit artikel in AutomotiveNews van gisteren:

AutomotiveNews zei:
[size=medium]Goodbye, 12-volts
48-volt electric systems will handle connectivity, hybridization and autonomous driving
Richard Truett

With fuel economy regulations tightening and connectivity and autonomous-driving capability proliferating, the old-fashioned 12-volt automobile electrical system has reached the end of the road. That’s the view of Mary Gustanski, Delphi Automotive’s vice president of engineering and program management. And I agree.

Gustanski is charged with looking into the future and developing electrical architectures that will have to support:
• All the components for autonomous driving -- cameras, radar, lidar sensors, computers, etc.
• A greater array of drivetrain components, such as the oil and water pumps, that will switch from mechanical to electrical power.
• An assortment of hybrid-drive parts that will propel the car under electric power.
• More computing power that will improve vehicles’ connectivity, not just to the Internet, but to other vehicles and buildings, traffic signals and other structures in the environment.

During a visit to Delphi’s North American engineering campus north of Detroit, I chatted with Gustanski on the changes coming to electrical systems. It isn’t clear yet how elevating 48-volt capability to handle some of a vehicle’s electricity-guzzling components will affect costs at the automaker and consumer levels. But it won’t be cheap. Delphi estimates that adding 48-volt capability could cost around $1,200. But that seems low to me.

It’s no longer a question of the technology being fully baked. It is. Delphi engineers let me test drive a European 2016 Honda Civic diesel they converted to 48-volt power. The trunk contains a compact 48-volt lithium ion battery and a power converter. Under the hood, Delphi engineers installed a beefy belt-alternator stop-start system, an electric turbocharger and a few other components.

In early testing, the car’s fuel economy improvement is averaging about 10 percent. That’s huge. Engineers struggle to wring out even a 1 percent gain. But the Civic test mule’s higher fuel economy does not come at the expense of performance. The electric turbocharger not only eliminates traditional low-end diesel turbo lag (the pause in acceleration as the turbocharger impeller reaches high rpm), but it enables the engine to pull strongly at low rpms.

I drove the car around Delphi’s Troy, Mich., engineering center for about 45 minutes, testing not just acceleration, but the stop-start system and the car’s overall refinement. It’s clear that 48-volt systems offer significant advantages over today’s 12-volt electrical architectures. The Honda diesel engine has a 16:1 compression ratio, which makes it difficult to engineer a 12-volt stop-start system that is smooth and lightning fast. The Delphi system was nearly seamless.

Gustanski believes hybridization and the electrification of energy-hungry components will be essential for most automakers to meet tighter fuel economy standards. By 2025, automakers must achieve a fleet average 54.5 mpg. But credits for such things as environmentally friendly air conditioners and stop-start systems means that the actual fuel economy rating on the window sticker will be less than 54.5 mpg in nine years, and vehicles still will meet the government’s mandates.

But, generally, full-line automakers -- General Motors, Ford, Fiat Chrysler Automobiles -- that are heavily dependent on sales of pickups and SUVs have to improve their fuel economy by as much as 5 percent each year to meet the standard. Today’s electrical architectures are not going to be robust enough to carry the workload. Gustanski says the move to downsize and downspeed engines also has reduced the amount of power available for the ever-increasing electrical load. “Automakers have backed themselves in to the most effective and efficient engines ever, yet the pull for features and functionality is at its highest,” she said.

Not every electrical component will switch to 48-volt. Lights, radios, electric windows and door locks, for example, would stay 12-volt. And Delphi’s vision is that vehicles with 48-volt systems would also have a strong regenerative braking system to capture much of the energy lost when a vehicle slows down.

Around the turn of the last century, it looked like the 12-volt electrical system was at the end of its life, but engineers developed a new generation of alternators that amped up power output. LED lights actually reduced electrical demand. But now, with the electrification of the powertrain, with the components for autonomous driving already being installed and with connectivity increasing, 48-volt’s time appears to have arrived. “Electrical architecture is not just about getting the voltage, getting everything powered and getting the signals going, it’s about the data speed,” says Gustanski. “It’s about the computing power and how you lay out the electrical system.” Today’s cars, Gustanski says, process data at about 65 megabits, or 15,000 pieces of data, per second. “Tomorrow, it’s 1.5 gigabits,” she says, “or 100,000 pieces of data every time you blink your eyes.”[/size]

Wat ik me dan afvraag: Gaat het echt zo hard? We hebben van 1915 tot circa 1955 met 6-volt systemen gewerkt, dat is 40 jaar, daarna deden we het dus minimaal 60 jaar met 12 volt. Maar moeten we dan echt een gigasprong maken naar 48 volt? Is bijvoorbeeld 24 volt niet genoeg?

Op dit moment weet ik van de Audi SQ7 die een 48-volt systeem heeft voor de elektrische compressor in de motor en voor de speciale wielophangingsfuncties, maar zijn er al andere voorbeelden in de praktijk? Is de keuze van Audi de juiste, of kan het toch nog op een andere standaard uitdraaien?

Want 1200 dollar extra voor een krachtiger elektrisch systeem vind ik nogal wat. Als ik dan bedenk dat wij in Europa weliswaar 240 volt thuis hebben, maar dat ze in de VS maar ook in bijvoorbeeld Japan nog lekker 120 volt gebruiken, terwijl ze daar misschien nog wel zwaarder op het elektrieke netwerk leunen dan hier, dan is 48 volt toch best wel wat overbemeten voor een auto...?
 
$1,200. But that seems low to me.

Is niet te hopen dat het echt meer word in serieproductie, 1200 bijzetten in een auto tijdens productie is een enorme bak geld die je niet perse direct terug betaald ziet worden door de consument. Low? Nee lijkt mij niet, wel onoverkomelijk. Anders hadden we geen weet van dieselgate gehad als 1200 een laag bedrag was geweest.

Wat ze wel in het artikel zeggen en wat een groot punt is inderdaad, we willen de laatste jaren de compressie hoger hebben. Skyactiv heeft al iets van 11:1 of 12:1, dieselterritorium. Niet erg! Maar wel iets om rekening mee te houden.
De systemen die een paar jaar geleden werden geintroduceerd voor de nieuwe generatie stop start hield in dat de BDP sensor samen met de nokkenassensor een van de cilinders in het BDP zette. Opdat starten zo snel en soepel mogelijk zou verlopen.
Ja daar heb je vermogen voor nodig, P = U x I. Verhoog het voltage (U) en je hebt meer vermogen. Dat is de makkelijke weg.
Het is daarentegen ook zo dat we de laatste jaren steeds beter kunnen regelen met de ECU, meer en meer functies vinden hun weg daarin en er verdwijnen dus meer en meer regelaars. Je wilt namelijk nog steeds de grote stroom (48V dus) kunnen schakelen met een kleintje. Anders word een richtingaanwijzerhendel heel erg duur door de zekering en weerstand die daarin moet zitten.

De voordelen zijn er, maar ook nadelen want om nu 2 systemen te hebben draaien....we gaan het zien! Ik vraag me af of dit lang genoeg de tijd heeft om te rijpen voordat we overstappen op een andere brandstof/energiedrager.
 
In die goedkope boodschappenwagentjes is het -nu- ook niet nodig. Daar zit bijna geen techniek in.

BTW in Japan is het 100V :D
 
Ik heb eerlijk gezegd geen flauw idee waar die 1200 $ op gebaseerd is.

Wat vooral lastig is, dat je beter moet isoleren. ongewild 12V aanraken met je vingers is geen enkel probleem. Al moet je wel opletten met geleidende voorwerpen. Bij 48V moet de isolatie van komponenten verbeterd worden. Dan kun je denken aan bekabeling en connectoren, PCB design en komponenten in voedingscircuits aangepast worden.

Of het qua materiaalkosten en komponentkosten zoveel scheelt weet ik niet (1200 lijkt me dan wel erg veel). Maar alles herontwerpen gaat wel veel kosten. En dat moet ook terugverdiend worden.
 
turbod12 zei:
Maar alles herontwerpen gaat wel veel kosten. En dat moet ook terugverdiend worden.

Ze stellen dat niet alles op 48 volt overgaat: verlichting, elektrische raambediening, centrale vergrendeling en radio bijvoorbeeld niet. Is het handig om twee verschillende voltages in één auto te verwerken?
 
cirKel zei:
Maar moeten we dan echt een gigasprong maken naar 48 volt? Is bijvoorbeeld 24 volt niet genoeg?
Als je toch alles opnieuw moet berekenen, ontwerpen en bouwen maakt het niet uit of je voor 24 of 48V kiest. Ik zie ook geen voordelen in 24V boven 48V, andersom wel: bij de dubbele spanning halveert de stroom, en treedt er minder verlies op in de koperen leidingen (of je kunt op koper besparen door dunnere draden toe te passen).
 
Erik Baas zei:
cirKel zei:
Maar moeten we dan echt een gigasprong maken naar 48 volt? Is bijvoorbeeld 24 volt niet genoeg?
Als je toch alles opnieuw moet berekenen, ontwerpen en bouwen maakt het niet uit of je voor 24 of 48V kiest. Ik zie ook geen voordelen in 24V boven 48V, andersom wel: bij de dubbele spanning halveert de stroom, en treedt er minder verlies op in de koperen leidingen (of je kunt op koper besparen door dunnere draden toe te passen).

Een vrachtwagen heeft een 24Volts systeem. Dus die componenten zullen wat makkelijker te krijgen zijn en toegepast kunnen worden in een auto. Daar zullen met name Volvo, Renault en Mercedes wat aan hebben. Maar in principe moet dat een makkelijker alternatief zijn en qua geld zou dat dan wel eens kunnen uitmaken.
 
Erik Baas zei:
Ik zie ook geen voordelen in 24V boven 48V, andersom wel: bij de dubbele spanning halveert de stroom, en treedt er minder verlies op in de koperen leidingen (of je kunt op koper besparen door dunnere draden toe te passen).

Ja, dunnere draden. Maar ook bijvoorbeeld een goedkopere accu, dynamo, etc.? Of zou dat weinig schelen? Als je weet hoe autofabrikanten elke cent omdraaien (bijvoorbeeld wel of geen koordje aan de hoedenplank van een VW Up), moet dat toch wel een overweging zijn.
 
PC's hebben alleen 12 en 5 volt, de 12 is voornamelijk in gebruik voor de 'bewegende delen' (harddisk, fans) en wat ouderwetse zaken (seriele 'com'-poort, daar is zelfs -12 en -5 voor nodig), de processor en het geheugen willen vooral 3,3 en 5 volt hebben, zelfs zo veel dat er een stuk of 9 draadjes gebruikt worden om alle stroom van voeding naar het moederbord te lijden. Dus dat verhaal over 'connectivity & computing power' slaat niet echt op de processoren of geheugen. Een hele snelle tablet heeft ook veel connectiviteit, 4G gaat kilometers ver, en toch heeft zo'n ding slechts een 5 volt systeem, volgens mij is de accu zelfs lager 3,6 dacht ik.

Nu is het wel zo dat een beetje PC een 360 Watt voeding heeft, dat is 30 Ampere bij 12 volt, voor veel stroom heb je dikke kabels nodig en zelfs een hele dikke accu kan 10% inzakken, bijvoorbeeld naar 11 Volt, dan moet je voor hetzelfde vermogen al 36 Ampere gaan trekken. Zet dan nog even je kachel, achteruitverwarming of airco en wat ouderwetse gloeibollen aan en je trekt zo 100A uit dat arme accuutje en/of dynamo (1200 Watt). Een systeem dat echt 12 volt nodig heeft, bijvoorbeeld een start- of stuurmotor of brandstofpomp, komt dan ook in de problemen, die gaat niet lekker meer werken op 10 Volt.

Bij 48 Volt en 1200 Watt zit je pas op 25 Ampere, als de accu flink inzakt, zeg naar 40 Volt, dan hoef je nog steeds maar 30 Ampere te trekken en omvormers die 12 volt (en de 5 en 3.3 volt computers) moeten genereren hebben meer dan genoeg spanning om flink veel vermogen te leveren op die lage spanningen.

48 Volt is niet schrikbarend gevaarlijker dan 12 V en misschien zelfs wel veiliger voor brand door hoge stromen.
 
Ruitmotortjes 50 A per stuk.
Startmotortje 100 ~ 250 A.
Ruitenwissermotortje 20A.
Achterruitverwarming, ass-heater, stereo, verlichting, elektrische stuurbekrachtiging, ABS pompen, benzinepomp, automatieke kofferklep, parkeersystemen. ..

Een beetje dynamo is tegenwoordig 150 ~ 250 A



Misschien is 48 volt zo gek nog niet. Scheelt toch weer een factor 4 in stroomsterkte.
 
Terug
Bovenaan