行(háng)業動態
一文了解48V汽車係統
迫於越來越重的環境壓力,新能源汽車在國家政策的大力支持下迅速進入消費(fèi)者視野,而隨著補貼(tiē)的逐年退(tuì)坡,“雙積分”政策的加速推廣,2020年平均油耗(hào)限值5升/百公(gōng)裏的硬指標,節能減(jiǎn)排成為每個車企懸在頭上的利劍。此(cǐ)時(shí)一個非常(cháng)熱門的詞匯——48V係統火了小編的朋(péng)友圈,都快到了不提48V都不算圈內人的地步,究竟什麽是48V呢?

48V係統概念
48V係統是指係統電壓為48V,用能量小於一度電的功率型鋰離子電池替代傳統的鉛酸電池,用(yòng)BSG電機替代傳統的啟動電機和發電機(jī),除了自動啟停(tíng)功能之外,還能夠在必要的時候(hòu),為車輛提供輔助動力。
一般來說,48V係(xì)統由(yóu)三大件組(zǔ)成:電機、鋰離子電池組以及DC-DC轉換器。48V係統一般與內燃機並聯(lián)。相(xiàng)較於高壓混合動力係統,48V微混係統能夠以三分之一的成本提供了全混合動力的三分之二的(de)好處,讓燃油經濟性提高了15%至(zhì)20%。
48V還可以用於驅動電動增壓(yā)器(qì)(e-ger)。電動增壓器取代傳統的等待廢氣讓渦輪達到最高速(sù)度,會讓(ràng)加(jiā)速過程更加迅速,同時(shí)滯後(hòu)感也會並不那麽顯著。

48V係統起源
1918年(nián)汽(qì)車首次引入了蓄電池,隨著起動機的誕生,1920年蓄電池獲得了廣泛應用,當時蓄電池(chí)的電壓等級是6V,並且正極接地。由於內燃機(jī)排(pái)量的增加以及高壓縮比內燃機的(de)出現(xiàn),6V蓄電池已經不(bú)能滿足功率需求,1950年電壓等級開始向12V進化,一直(zhí)到現(xiàn)在,12V電壓係統已經統治(zhì)了60多年。
1988年,SAE(Society of Automotive Engineers)提議把標準電壓提(tí)高至42V。由於當時的技術水平,以及電氣零部件替換的高昂費用,汽車企業並沒有積極推(tuī)進實施,最終夭折,至今汽車(chē)依然是12V係(xì)統。
而目前麵對5升/百公裏(lǐ)的油耗限值12V怠速啟停等技術的節油潛力已經達(dá)到瓶頸了,怠速啟停(tíng)和製動回收都是有效的節能技術手段,但是在12V係(xì)統中,由於電(diàn)壓較低,得不到很好的發揮,增加技術成本的同時(shí)節能(néng)效果有限。
2011年,Audi, BMW, Daimler, Porsche, Volkswagen聯合推出48V係統,以滿足日益增長的車載負(fù)載需求,更重要的是為了滿足(zú)2020年嚴(yán)格的排放法規。並在隨後發布了48V係統規範LV148。
48V輕混係統優缺點
純(chún)電動化是汽車的終極目標,但是由於續航問題(tí),充電問(wèn)題,以及成(chéng)本問題,無法在短期內大量普及。而60V是安全電壓,也就是說隻要低於60V的(de)電壓不需要采取額外的安全防(fáng)護措施,48V電(diàn)池的充電電壓最高56V,已經很接近60V,即48V電池電壓是安全電壓(yā)下的最高(gāo)電(diàn)壓等級了。
48V輕(qīng)混係統相比高壓混動係統而言,成本更低,卻可以達到高壓混動係統(電池電壓>100V)大(dà)部(bù)分節能效(xiào)果,按照德爾福的測算,48V輕混係統是高壓輕混係統成本的(de)30%,能達(dá)到高壓輕混係統70%的節能效果。
優點:
1.降低CO2排放,提升燃油(yóu)率,適應國家政策。
2. 低於60V安全電壓,不需要采取額外的電壓防(fáng)護,相對(duì)高壓混(hún)動係統,成本更低;
3. 48V Belt Starter Generator (BSG) 容易(yì)替代原有的12V Belt Starter Generator,無需大幅更(gèng)改設計即可配套。且與高壓係統相比,降低匹配難度,同時也降低(dī)了成本和重量
4. 可以將傳統發動機上(shàng)的高負載附件電動化,比如空(kōng)調壓縮機、冷卻(què)水泵(bèng)、真空(kōng)泵等,降低發動機的負載,即使在發動機關閉的情(qíng)況下,這些設(shè)備也(yě)能工作;可以支持更大(dà)功率的車載設備。
5. 將車(chē)載電器工作電壓提升到48V,可以進一步降低(dī)損耗,同時可以(yǐ)降(jiàng)低線束外(wài)徑;BSG/ISG點火時間(jiān)更短,更低(dī)噪音和更小震動。
缺點:
1. 電壓(yā)的(de)升高,電磁兼容要求會更高;
2. 48V電壓(yā)下會存在電(diàn)弧(hú),是風險隱患,需要(yào)處理;
3. 原來的12V車載設備遷移(yí)到48V需要重新開發以及測試,代價巨大並且周期長;
4. 比12V start-stop係(xì)統成本高,節能(néng)效果不如高壓混動係統。
48V輕混係統工作模式
自動啟(qǐ)停(START/STOP):等紅(hóng)綠燈,車輛靜止狀態下,發動機處於關閉(bì)狀態,48V大容(róng)量電(diàn)池利用存(cún)儲的能量維持車載(zǎi)電氣(qì)的正常運行,發動機可(kě)以隨時快速啟(qǐ)動。
能量回收(RECUPERATION):能量回收可以將動能轉化(huà)為電(diàn)能,並存儲到電池中。僅能量回收功能(néng)就可以降低大約7%的(de)油耗。
動力輔助(BOOST):混動(dòng)係統(tǒng)可(kě)以(yǐ)減小發動機的排量,在提速階(jiē)段,電機的輔(fǔ)助動力能彌補發動機動力的不足,實現不損失動力的情況下降低排放。
航行(SAILING/ACTIVE ENGINE-OFF COASTING):在車(chē)輛恒速運行,並且電池電(diàn)量充足的情況下,關閉發動機噴油係(xì)統,依靠電機來維持車輛運行。電機提供的動力用來抵消行駛阻力以及發(fā)動(dòng)機(jī)的拖拽阻(zǔ)力。位於P2位置的BSG/ISG在高速巡航階段,電能充足的情況下(xià),可以徹底分離且關閉發動機,僅靠電機保持車輛巡航。當再次踩下(xià)油(yóu)門踏板,發動機會迅速啟動,平滑(huá)切(qiē)入到當(dāng)前車速。
滑行(COASTING):在鬆開油門,車輛處於滑行階段,離合器分離發動機(jī)和傳動係統的機械連接,徹底關閉發動機,實現更長的行駛距離。相當於傳統車輛空檔滑行,隻不過傳(chuán)統車輛在切換到空檔滑行之後(hòu),發動機轉速(sù)在降到怠速時依然需要噴油來維持發(fā)動機的運行。
相較於純電動與混合動(dòng)力(lì)的解決方案,48V微混係統對動(dòng)力驅動係統的改動不大,能夠很快地進行部署,屬(shǔ)於相對低成本快部署的方案。這也現(xiàn)在火爆的原(yuán)因之一。對於國內車企而言,盡管在政策的驅動下,會轉向電(diàn)動車與混合動力的開發。但相比於(yú)200-600V的強混,尤其是目前(qián)雷淩和卡羅拉的強混(hún)現在隻賣13、4萬,如果成本繼續壓縮,那麽48V的市場有多大就很難說。尤其從開發到應用到最後的量產推出市場,是要等到新能源車占據到(dào)一(yī)定比例了,才能夠起到作用。而要新能(néng)源車占據一定比例(lì),這個就是全(quán)產業鏈的事(shì)情,不僅僅是車企本身技術的開發,基礎設施的建設、關鍵部件的產能都得跟上。