48 V is het nieuwe 12 V

48 V in opkomst door vermogensbehoefte in automotive toepassingen

Met de Vicor tweerichtings NBM2317 kunnen voertuigen eenvoudig converteren van 48 V naar 12 V, met minimaal verlies en lichtere bekabeling. (Afbeeldingsbron: Vicor Corporation)

Net als vele andere sectoren heeft de automobielindustrie zich al jaren geleden vastgelegd op een standaard bedrijfsspanning. Maar als de technologie zich door de jaren heen ontwikkelt, kunnen ook dit soort standaarden veranderen. Dat is goed te zien in de automobielindustrie.

In de eerste auto's waren geen elektrische systemen aanwezig. Ze werden gestart met een handslinger en de lampen brandden op olie. De eerste auto-accu's waren loodzuurbatterijen, gevolgd door 6 V. Dit werkte een tijd lang, maar met grotere motoren en meer elektronica aan boord was er meer nodig. Zo werd 12 V de nieuwe standaard.

Momenteel bevinden we ons midden in de volgende verandering. Door allerlei systemen stijgt de behoefte aan meer power, vooral in autonome auto's. Voor kunstmatige intelligentie in auto's is veel energie nodig. En ook de aandrijflijnen en on-board systemen voor informatie en entertainment vragen steeds meer.

Tel dat bij elkaar op, en een accu van 12 V is simpelweg niet meer voldoende. De logische volgende stap is 48 V. Dat is momenteel geen al te lastige omslag, omdat sommige auto's al een dubbele accu-oplossing gebruiken. Zo leveren ze een hybride oplossing met een traditionele accu van 12 V en een 48 V li-ionbatterij. Waarschijnlijk is dit een overgangsperiode, totdat 48 V zich compleet heeft gevestigd als nieuwe standaard.

48 V levert meer efficiency voor uiteenlopende sectoren

Datacenters kunnen hun legacy-infrastructuur behouden door efficiënt van 48 V naar 12 V neer te schalen. (Afbeeldingsbron: Vicor Corporation)

Ook in andere sectoren rammelt 48 V aan de poort. In datacenters vindt een soortgelijke overgang plaats. Ze maken gebruik van legacy-stroombussen van 12 V en willen 48 V gebruiken om hun stijgende energiebehoeftes efficiënter af te dekken.

Ook in gemotoriseerd gereedschap gaat het voltage omhoog, wat meer koppel levert met kleinere batterijtechnologie. Het is tegenwoordig eenvoudig om gereedschap te vinden dat met 48 V werkt. Voor de wat hogere prijs houdt de accu zijn lading langer vast en levert hij meer koppel. Nog zo'n toepassing waar 48 V in opkomst is: ledlampen, vooral voor buitenverlichting, waar de vermogensvraag het hoogste is. Displays zijn hierdoor helderder, groter en efficiënter.

Wat zijn de voordelen van een stroombron met 48 V?

Met 48 V kunt u meer vermogen toevoegen met minder verliezen. Dit komt omdat er minder stroom door dezelfde hoeveelheid koper wordt geleid. Hierdoor stroomt de energie sneller en kunnen meer toepassingen van stroom worden voorzien. 48 V geldt als SELV (Safety Extra Low Voltage), wat betekent dat het nog steeds veilig is en geen speciale hoogspanningsmaatregelen vereist. De spanning ligt onder de 60 V die wordt gezien als grenswaarde voor een veilige omgang. Bovendien is er geen extra isolatie nodig voor de bekabeling en is oververhitting geen risico.

Waarom is 48 V dan niet direct vanaf het begin toegepast?

In het begin was de hogere spanning niet praktisch, vooral vanwege de kosten en het formaat van een grotere accu. Een hoge spanning heeft voordelen, maar er zijn zeker ook een paar beperkingen. De contactpunten voor systemen met een hogere spanning moeten steviger zijn. Bovendien zijn de kosten hiervoor hoger, omdat corrosie sneller vat krijgt op het materiaal. Maar met het voortschrijden van de technologie zijn deze nadelen kleiner geworden. Momenteel zijn de meeste ontwerpen en infrastructuur berekend op 12 V. Als een standaard eenmaal gevestigd is, is het lastig om mensen te laten overstappen op iets nieuws. Tenslotte werken al hun onderdelen op 12 V.

De NBM2317 levert een tweerichtings conversie van 48 V naar 12 V met een piekefficiëntie van 98% bij 800 W continu vermogen. (Afbeeldingsbron: Vicor Corporation)

Tegenwoordig proberen de meeste van deze systemen een overbrugging te leveren tussen 12 V en 48 V. Het idee is niet om de infrastructuur volledig te vernieuwen, maar om hun architectuur geleidelijk om te zetten. De nieuwere hybride-auto's werken bijvoorbeeld met een dubbele accu, één van 12 V en één van 48 V. Bedrijven ontwerpen hun producten zo dat u niet uw volledige systeem in één keer hoeft te vervangen. U kunt de nieuwe structuur geleidelijk adopteren. Dit betekent dat de transitie naar hogere spanningen vraagt om verschillende overbruggingscomponenten in allerlei systemen.

Bedrijven als Vicor spelen hier op in. Vicor heeft onlangs een geweldig nieuw 'brugonderdeel' uitgebracht, de NBM2317. De compacte NBM levert een tweerichtings conversie van 48 V naar 12 V met een piekefficiëntie van 98% bij 800 W continu vermogen en een piekvermogen van 1 kW. Het formaat: slechts 3,3 cm3. Vicor heeft een hele serie van 48 V-onderdelen die u helpen om een 48 V-architectuur op te zetten, zodat uw transitie naar een volledige infrastructuur met 48 V wordt ondersteund.



Achtergrondinformatie over deze auteur

Image of Ben Roloff

Sinds 2016 helpt Ben Roloff, geaggregeerde in toegepaste techniek bij Digi-Key Electronics, klanten bij al hun microcontrollerbehoeften. Hij is geboren in 1991, een tijdperk toen internet in huis nog volslagen onbekend was. Langzaam begon internet zijn intrede te doen terwijl hij school liep. In zekere zin is Ben met het internet opgegroeid. Zijn interesse in computers zette hem ertoe aan om een opleiding computertechniek te volgen. Hij behaalde zijn wetenschappelijk bachelordiploma in computertechniek bij de South Dakota School of Mines and Technology.

More posts by Ben Roloff