About / Advertise
Tekniska framsteg skjuter upp bilindustrins övergång till 42 V
Nya krafthalvledare och smarta konstruktioner gör att det går att få ut betydligt mer effekt ur dagens generatorer än vad man tidigare trott. Därmed blir behovet av 42 V-system inte alls lika stort.
På Ford tror man inte att 42 V kommer att vara allmänt förekommande förrän någon gång mellan 2008 och 2010. Visserligen kommer behovet av elenergi i bilen att öka från dagens 2-3 kW till mellan 7 och 15 kW precis som man tidigare förutspått. Men nya typer av fälteffekttransistorer (FET) och smartare styrningar gör att behoven kan uppfyllas utan den dyra övergången till 42 V.Nya krafthalvledare och smarta konstruktioner gör att det går att få ut betydligt mer effekt ur dagens generatorer än vad man tidigare trott. Därmed blir behovet av 42 V-system inte alls lika stort.
Mercedes prestigemodell Maybach ger en fingervisning om hur långt man kan pressa 14 V-systemen. I denna lyxlimousin finns en mängd elkrävande utrustning, från champagnekyl till individuell klimatkontroll för alla passagerare och inställbara stolar som får flygets förstaklassäten att blekna.
Mercedes krävde en generator som skulle kunna leverera 200 A på tomgång, då motorn gör 1 300 varv per minut. Allt med bibehållande av 14 V. Uppdraget gick till kraftelektronikföretaget International Rectifier, IR.
- Det var 25 procent mer än någon kommersiell bilgenerator klarat hittills, säger Peter Sommerfeld, teknisk direktör på IR:s tyska bilelektronikbolag.
- Vi fick ta fram en helt ny typ av regulator med aktiv likriktning, i princip en smart diod fast utan diodernas förluster.
Eliminerandet av diodförlusterna är det stora tekniska framsteget. Vid högre varvtal är skillnaderna inte lika stora mot dagens likriktare, men man kan notera att IR:s konstruktion klarar upp till 525 A i upp till 20 sekunder.
Högre strömstyrkor
Konstruktionen, en integrerad likriktare och regulator, bygger på en trefas likriktarbrygga med FET-ar styrda av en asic. FET-arna, nyutvecklade av IR för ändamålet, är av typen Hexfet-effekt-Mosfet, tillverkade i dikesteknik (trench). Asicen ser till att spänningen hålls vid 14 V oberoende av belastning.
Den första versionen som sitter i Maybach är tämligen klumpig, den sitter på ett ganska stort kort som skruvas fast ovanpå generatorn. På IR jobbar man dock vidare med utvecklingen och siktar på att ta fram en centimeterhög 3 x 4 cm stor modul som kan monteras på generatorns sida.
- Vi kommer också att kunna nå ännu högre strömstyrkor. År 2006 når vi 420 A, fortfarande med 14 V matning säger Sommerfeld.
Steget därpå är att ta fram en kombinerad startmotor och generator. Med en sådan kan bilmotorn automatiskt stoppas så fort bilen stannar, vid rödljus eller i köer, för att omedelbart startas igen då föraren trycker på gaspedalen. På så sätt kan bensinförbrukningen i stadstrafik minskas med 30 - 50 procent.
- Vid det laget tror vi dock att 42 V kommer att vara verklighet i flera bilar. Så på labbet jobbar vi med både 14 och 42 V-versioner av startmotorgeneratorn, säger Sommerfeld.
Likväl pågår utveckling av 42 V-processer i halvledarindustrin. Det tyska foundriet X-fab erbjuder utvecklingssatser och kan ta fram prototyper av 42-V-kretsar i en 0,8 um-process med både PMOS och NMOS-transistorer. Men det handlar om långsiktig utveckling.
- Vi erbjuder detta nu så att våra kunder kan börja göra de halvledare som måste vara färdiga om tre år. Först då tror vi att 42 V-systemen börjar ta fart, och det är nog inte förrän 2008 eller 2009 som gemene mans bilar matas med 42 V säger marknadschefen Thomas Hartung.
Adam Edström
