一文了解12V车载电源

谦益行 · 公众号 · · 2024-06-04 06:15

正文

车载电源系统分为低压系统和高压系统，低压系统包括12V，24V和48V车载电源，其中12V 车载电源主要是应用在乘用车， 24V车载电源主要用在工程车，重汽和重卡等商用车，48V车载电源主要用于新能源汽车。

这三者关系是，12V和24V车载电源适用的车辆有差异，而48V车载电源则是为了满足日益增长的车载负载需求，更严格的排放法规和更好的性能和效率，替代12V或24V车载电源。

Source: 汽车48V系统技术详解

本文聚焦在12V车载电源，即所谓的 小电池/12V蓄电池。

1 12V车载电源有什么用？

12V车载电源一方面主要 给车内用电设备提供电源 ，包括车窗、照明、灯光、仪表和各个控制器；另一方面 给发动机的起动机提供电源 。针对不同能源类型的车型，12V车载电源的作用会有一点差异，主要在于是否需要给发动机的起动机供电，以及其充电方式，如下图所示：

Source: 汽车12V低压电源系统选型设计与分析

对于传统燃油车和部分混合动力车型需要12V蓄电池给发动机的起动机供电，而纯电动车和部分混合动力车型则不需要；另外对于传统燃油车由发电机给12V蓄电池充电，而其他则由动力电池经DCDC给12蓄电池充电。下面再结合更具体的整车工况来了解 12V车载电源的应用情况：

首先是 车辆静置时 ，不管是电动汽车还是传统燃油车， 12V车载电源都需输出一定的静态电流给一些控制器长期供电而保持休眠状态，比如钥匙和空调的控制器等，尤其是现在的新能源车，休眠唤醒的场景越来越多，很多控制器都不断电而处于休眠状态，如果控制不当，很容易使 12V车载电源亏电，导致汽车无法正常启动。
然后是 车辆启动时 ，即上“ON”档。对于纯电动车，需要上高压，此时需要 12V车载电源给各个控制器和高压执行器件等供电；而对于传统燃油车，则由起动机通过飞轮带动发动机，达到一定转速时发动机点火，这个过程时间极短，起动机需要 12V车载电源瞬间提供大量的电能，随着发动机的排量增大，电能需求相应地增大。
最后是 12V车载电源充电 ，一种是车辆行驶过程中，对于电动汽车，动力电池经DCDC给整车低压系统供电，同时给 12V车载电源充电；对于传统燃油车，发电机会给整车低压系统供电，并给 12V车载电源充电。另一种是电动汽车充电过程中，电网经OBC和DCDC给给整车低压系统供电，有需要的话同时给 12V车载电源充电。

以某一型号纯电动汽车为例，整车不同工况下的低压用电需求见下表：

Source：12V低压锂离子蓄电池在电动汽车中的应用

通过上述对12V车载电源功能的详细了解，我们知道不管什么类型的汽车，12V车载电源是不可或缺的零部件。目前12V车载电源主要采用铅酸蓄电池，因为它的技术成熟、安全、成本低。但随着汽车电动化和智能化的快速发展，一方面越来越多使用到传感器、控制器和执行器，使得供电负载更大，原有低压电源系统架构需要升级，另一方面是更加严苛的环保法规和标准的出台，使得12V锂电池逐渐被作为替代方案来满足环保法规的要求。下面我们就来详细了解下这两类低压蓄电池：铅酸电池和锂电池。

2 12V铅酸电池

12V铅酸电池的历史要追溯到1918年，哈德逊汽车公司开始使用6V铅酸电池给车载电灯和起动机供电，到了1950年后，随着发动机排量越来越大，6V铅酸电池已经无法满足发动机的启动电源要求，汽车工程师就通过串联两个6V铅酸电池来解决此问题，电压也就变成了12V，沿用至今。

12V铅酸电池主要有 两种类型：

EFB电池 （Enhanced Flooded Battery），增强型富液铅酸电池；
AGM电池 （Absorbent Glass Mat Battery），用了一种玻璃纤维隔板），可以吸收酸性溶剂进而防漏。

Source: 电池研究院： 12V电瓶还能再战半世纪

12V铅酸电池有 几个关键性能指标 ：

- 电池容量。 12V铅酸电池容量1kWh左右，发动排量大或高档车型的供电需求多点，所以电池容量相对高点，如果电池容量不够，就可能导致无法启动发动机。

- 自放电率，即电池的电荷保持能力。 我们都知道车辆长期不开会出现小电池馈电现象，这因为是小电池会自放电，自放电率越低小电池电量保持能力就越强。

- 循环次数。 12V铅酸电池的循环次数一般为300-500次，通常使用1-2年就需要更换。

12V铅酸电池能够长盛不衰，其 主要优势有 ：

安全可靠 ，能够承受发动机舱的高达上百度的环境温度。
成本低 ，12V铅酸电池售价在200元左右。不管对主机厂还是车用户来说，都是相对合理的价格。

但是随着新能源汽车的快速发展，车用电器越来越多，这就导致12V铅酸电池的容量不够用，充放电循环越来越频繁，导致小电池越容易出故障。

Source: 电池研究院：12V电瓶还能再战半世纪

当然由上面也不难发现传统燃油车与电动汽车对低压蓄电池的性能要求有差异，使得铅酸电池优势再减弱，而动力电池大规模使用锂电池，使得锂电池技术越来越成熟，况且锂电池能量密度更高、循环寿命更长，污染更小，这样就逐渐出现了使用12V锂电池代替12V铅酸电池，尤其是最近的 全球唯一！比亚迪插电混动车用上12V磷酸铁锂电池！

3 12V锂电池

就拿这次比亚迪第五代DM-i发布会提到的 12V磷酸铁锂电池 来说，磷酸铁锂电池是一种采用磷酸铁锂（LiFePO4）作为正极材料的锂离子电池，其优势在于：

更高能量密度、更长寿命和更快的充电速度 ，在低温下锂离子电池的性能优势更加明显。
锂离子电池的质量较铅酸电池还有大幅降低，通过紧凑轻巧的设计，锂离子电池使得12V车载电源 重量和体积都更小 ，这非常助于整车的布置和轻量化。
与需要定期检查和维护的铅酸电池不同，锂离子电池可以 运行多年而无需任何维护 。所以车辆使用周期来看，使用锂离子电池成本可能更低。

所以比亚迪宣传其插电混动车型使用的12V磷酸铁锂电池的亮点有：

一文了解12V车载电源

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车 载电源系统分为低压系统和高压系统，低压系统包括12V，24V和48V车载电源，其中12V 车载电源主要是应用在乘用车， 24V车载电源主要用在工程车，重汽和重卡等商用车，48V车载电源主要用于新能源汽车。

1 12V车载电源有什么用？

2 12V铅酸电池

3 12V锂电池

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车载电源系统分为低压系统和高压系统，低压系统包括12V，24V和48V车载电源，其中12V 车载电源主要是应用在乘用车， 24V车载电源主要用在工程车，重汽和重卡等商用车，48V车载电源主要用于新能源汽车。