特斯拉48V架构:马斯克的隐藏计划

图片来源:特斯拉官方

如果说,特斯拉最出名的流量车型是什么?那一定非历经四年跳票无数次的Cybertruck莫属了。

在前几天Cybertruck的交付活动上,马斯克也终于展示出了这台皮卡的更多细节。不锈钢外骨骼车身、强大的载货能力、线性转弯能力、零百公里加速2.7秒,甚至发布会上还有一段Cybertruck拖拽保时捷911的桥段。不得不说,整活这一块,还得看马斯克。

而热度随之发酵的,还有这次特斯拉为Cybertruck准备的各种黑科技。最近几天,其中一项技术更是引起了业内外的广泛讨论,那就是在Cybertruck上首次搭载的48V电气架构。

有意思的是,马斯克还公布了该专利的系统设计图,并且贴心地给各大车厂奉上一份“使用说明”。随后,福特CEO吉姆·法利还就此向马斯克表示了感谢,并高度评价该行为利好整个汽车行业。

一时之间,48V电气架构成为车圈的热搜顶流,极力追捧者有之,不明所以者亦有之。那么,这项技术到底有何魅力,能让很多业内人士发出了该技术将引领行业新趋势的感叹呢?

48V架构改变了什么?

首先,在这里要明确一个概念,这里提到的48V电气架构,并非当下新能源车企时常谈及的“800V高压平台”,或者是其他与之类似的概念。

通俗来讲,这里出现的48V指的是给车内设备供电的那块电池的输出电压,而不是驱动车辆的那块主动力电池的电压。

最早的时候,汽车刚出现时,其实是没有电气系统的,年纪大一点的车友应该对于老解放汽车那种手摇式启动还留有印象。而直到1918年,人们才开始在汽车中加装6V电气系统,那时这6V也主要是为了给发动机点火用的。随后在20世纪50年代,该系统升级为12V,也就是用12V的车载电池为照明、车载娱乐、电子控制单元和其他小功率电子设备供电。

直到今天,尽管电动汽车的主动力电池都已经升级了高压系统,但是对于主动力电池系统之外的辅助电池系统很多还停留在12V。

也就是说,如果你想在车上烫火锅,你要去找驱动车辆的那块主动力电池,它的外放功能可以支持户外的电器用电。而相比传统的12V架构,48V电气架构提升的,更像是你笔记本电脑的电源选项,从节能变成了高性能。但再“高性能”,你也不可能用电脑的电量来烫火锅。

要说在概念上,特斯拉的这个48V架构更贴近于很多传统车企的48V轻混系统。以空调系统为例,虽然在48V轻混的逻辑下,12V低压依旧同步存在,但像空调这样的“用电大户”可以单独纳入48V的工作范畴,使内燃机车型也能获得“空调自由”。在类似的轻混结构试水中,奔驰、宝马、奥迪、丰田、本田以及部分中国品牌都陆续有所涉猎,而伴随传统主机厂动作的还有博世、大陆、法雷奥、舍弗勒等供应商大厂。

但随着主动力电池的升级,像空调这样的设备可以直接接入动力电池供电,也就不需要单独为这类设备开个“专线”了。而这次特斯拉要做的就是把所有车上的电能“用户”,都纳入到48V的工作范畴之中。

而之所以这样做,主要是因为在传统12V架构中,接线和组件必须更大、更重才能处理高电力负载。而特斯拉的48V架构可以更有效地适应高负载,从而减少布线的尺寸和重量,特别是对于低功耗组件,这意味着更好的车辆效率、操控和更低的能耗。

功率=电压*电流,这个最简单的公式足以道明一切。电压不变,加大电流固然可以增大用电功率,但同时又会使线路发热,带来了更多能量损耗。所以就需要加大电压,从而达到优化线路和降低能耗的目的,这和我们日常生活中高压输电的原理是一样的。

特斯拉为什么要搞48V架构?

其实从2021年开始,特斯拉就开始将12V铅酸电池,改为12V锂离子辅助电池,不仅更轻更小,重点是理论使用寿命上可以跟汽车一样长。虽然目前一些大型车辆已经在使用24V系统,但48V系统在汽车中仍然是一种罕见的解决方案。

上文也介绍过了,整个汽车产业上一次升级低压电池系统的电压,都是70多年前的事情了。也正因如此,汽车行业长期使用12V电气系统,大多数现有的汽车电子设备、配件和系统都是为12V设计的,所以继续使用12V系统可以确保与标准化组件和设备兼容。

换言之,12V的电气架构在过去70年间其实都是够用的。既然如此,为什么特斯拉要在Cybertruck上彻底抛弃12V,全面改用48V架构呢 ?

从技术本身来看,电压由12V升级到48V,理论上通过的电流就会更小,能够减少传递过程中的损耗,并降低温度,同时还能减少对线材直径的需求,允许使用更细的电线以节省重量和成本。

而从整个造车行业的趋势来看,12V系统承载能力目前已经几乎达到极限,需要构建电压更高的电气平台,才能满足车载系统上不断增加的智能化和舒适化的体验需求。

所以,无论从降本增效还是智能化发展的角度出发,48V架构都是未来的大趋势。

就比如当下大火的智能辅助驾驶系统,就需要更高的算力支持和更敏锐的感知系统,再加上4G/5G传输也需要可靠的功率。此外,自动辅助驾驶执行部件,线控转向和线控刹车需要冗余的功率来保证。而时下流行的“超大屏”、大功率音响等娱乐系统更需要足够的功率。

除此之外,特斯拉还有一些自己的“小盘算”。此前,有业内人士在投资者日与特斯拉高管进行了交谈,他表示,特斯拉拥有自己的“秘密”配件团队,致力于开发专门针对48V架构的产品,例如照明、绞车和空气压缩机等。

这些产品旨在与 CyberTruck 系统无缝协作,为客户提供根据车辆功能量身定制的各种高品质配件。 而这种为48V架构的“私人订制”,也让特斯拉未来的产品,在配件和附加组件方面具有更显著的优势。

简单来说,有了足够的功率支撑,以前车内装不上的“黑科技”,特斯拉在上线48V架构之后可以更加“肆无忌惮”了。

现阶段有必要上48V吗?

既然如此,过去70年汽车厂商为什么不去做48V电气架构,是因为有技术难关尚未突破吗?

其实,不是大家不想做,或者说有技术难关,毕竟原理就“功率=电压*电流”而已,又能困难到哪里?究其根本还是没有必要,既然12V够用就先用着,谁也不想为了升级电气架构承担额外的成本,并且还得升级配套部件。

而且,对于之前的燃油车来说,想要一口气将低压系统拔升至48V:如果继续坚持铅酸体系,那么对空间的侵占是毋庸置疑的;而如果替换锂电,发动机舱的高温工作环境,又会出现相应的安全问题,综合来看就更加没有必要。

因此,尽管48V电压系统一直被视为汽车行业的未来,但目前使用该系统的车型仍然较少。

就像近来人们普遍关注的800V高压平台一样,能够更好地解决续航焦虑是它的优势。但随之而来的制造、配套成本提升,也让这场关于800V的“军备竞赛”更显激烈。

而要改变汽车系统电压这件事,可不是换块电池这么简单。首先,48V系统需要更强的电池,尤其是锂电池,以实现高性能、小体积和轻重量。其次,车载低压设备需要升级至48V,这涉及到音响、车灯、喇叭、雨刷、车机、电机、电磁阀、开关、ECU等一系列设备的升级改造,且需要考虑其电磁兼容性。这些都是大部分车厂不太愿意去做的客观阻力。

毕竟,由于造车行业普遍依赖第三方供应商,传统汽车制造商在全面采用48V架构方面进展缓慢,而第三方供应商自然也不愿意去生产新系统电压的配套组件。

而特斯拉则截然不同,其垂直整合、制造能力以及公司结构,赋予其较高的“自由度”和敏捷性,能够在内部设计和生产自己的高度集成组件,从而能够快速过渡到 48V系统。

至于说,马斯克免费公布设计专利图意欲何为?

其目的固然有推动整个电动汽车生态加速发展的希望在其中。但更多的还是借此“引诱”供应商入局48V架构的组件生产,从而降低自身的供应链成本,进而寄希望于引领相关业态的技术标准。

日前,马斯克就在接受知名汽车专家Sandy Munro访问时表示,在2025年之前,Cybertruck不会对特斯拉的财务产生重大影响,预料该车在2024年的总交付量仅占一小部分。或许这也意味着,马斯克并不看好48V架构短期内在行业的泛用性,更多的还是将Cybertruck的交付当成一种“抛砖引玉”,给未来的更多车型做好铺垫。

而对于各大车企来说,现在有了特斯拉提供的“使用说明”,或许也会对48V架构动起心思。

至少现在积极响应的就有福特一家了,毕竟传统车企大部分处于转型的阵痛期,在接下来两年开发全新一代的电动汽车,趁此机会重新调整技术路线跟零件,也不失为一个好选择。

(本文首发钛媒体App,作者|常笑,编辑|张敏)