48V混动技术

成本低却更节能解析48V轻度混动系统全世界正在经历一场前所未有的能源变革，这不是什么秘密。世界各地的主机厂必须拿出最最先进的技术来应对严苛的排放标准，以我国为例，要求在2020年新车的平均百公里油耗不超过5L。因此，逐渐换装新能源成了摆在他们面前的最好选择。但结合目前的情况实事求是地说，由于各方面因素的局限，新能源汽车还没到彻底取代燃油车的时候。同时，传统汽车厂商们当然不愿意轻易放弃花费大量心血设计完成的燃油汽车。面对严格的限排政策，他们急需一个既不把燃油车推倒重来、又能有效降低油耗的好办法，最终选中了48V轻度混合动力系统。今年4月即将在国内上市的奥迪A8L，搭载了48V轻混系统一、什么是48V轻度混合动力系统？48V混合动力又被称作MildHybrid（轻混），虽然没有明确的规范划分，但在世界汽车行业中，绝大多数从业者习惯把丰田、福特、通用这类混合动力技术称为“StrongHybrid”（也就是我们通常广义泛指的混合动力技术，以下简称广义混合动力），像自动启停这种仅需12V电压就可以带动的技术称为“MicroHybrid（微混）”。48V混合动力的基本原理与丰田福特等车企的广义混合动力技术一样，都是通过电动机与内燃机并联运行，以提供额外的驱动力，同时兼具动能回收功能。但不同的是，48V混合动力相比广义混合动力技术占地更小，重量更轻，成本更低，同时在部署的难度上也更加容易。而相比12V电压的MicroHybrid，48V混合动力技术则具有更好的节油效果和更强的功能性。二、为什么普遍使用的是48V轻混？细心的朋友会发现，如今市面上许多车型都采用48V轻混，仿佛达成了某种默契。要说引领48V风潮的，其实是奔驰、宝马、大众、奥迪和保时捷这5家车企。早在2011年6月，他们就发表声明，宣布将应用48V系统，不久后又发布48V系统标准，称为LV148。那么问题来了，为什么是48V，而不是其他数值的电压呢？针对这个问题，我们得先从一般车辆上的12V电压说起。我们知道，功率=电压×电流，如果要输出轻混所需的10kW~20KW功率，使用12V的话则电池的输出电流需要达到1000A，显然行不通。于是，提高电压就成了最可行的办法。最终综合成本和效果来权衡，选中了48V。电压增高，可以带动更大功率的电器，如电子涡轮、主动悬架系统、电助力转向，当然还有电动机，把普通燃油车变成轻度混合动力车。虽然只是轻混，从节油效果来看一点也不含糊，平时在燃油车里常见的12V自动启停系统节油效果为5%-6%，而48V轻混系统是它的三倍，达到14%-17%，油电混合动力系统的家有效果通常在17%-21%。而在成本上，48V轻混系统只有油电混合系统的30%，价格便宜量又足，形容48V为事半功倍都不夸张。需要注意的是，48V轻混系统的电动机比混动系统的电动机小，不足以让汽车在纯电状态下加速，仍需搭配发动机同时使用。三、48V轻混系统的电气架构48V轻混系统可以看成是12V启停系统的升级版，增加了48V储能电池、48V/12V双向DCDC变换器、48VBSG轻混系统/ISG（汽车发动发电一体机）、电动增压器（可选配置）、电池管理系统等。然而针对于48V系统并不是完全48V化，为了提高系统兼容性，同时降低推广难度，现在业界推出的主流方案都是12V+48V，比直接上48V更容易实现。即保留了原先的12V系统，在12V系统上扩展了相对应的对于负载大的用48V来驱动。四、48V轻混系统的工作原理12V系统升级到相对应的48V系统后，除了自动启停功能之外，还具备了发动机停机滑行、滑行与制动能量回收、加速助力和电巡航功能等，升级方向是朝着优化驾驶体验和提高节能效率去的，附带的，电压增大，还可以为车辆内部的电子设备提供更多的功率。「图」博世的48V轻混系统原理在不同的工作模式下，48V轻混系统会有不同的表现。自动启停：如等红绿灯时，车辆静止状态下，发动机处于关闭状态，48V大容量电池利用存储的能量维持车载电气的正常运行，发动机可以随时快速启动。能量回收：能量回收可以将动能转化为电能，并存储到电池中。仅能量回收功能就可以降低大约5%-7%的油耗。加速辅助：混动系统可以减小发动机的排量，在提速阶段，电机的辅助动力能弥补发动机动力的不足，实现不损失动力的情况下降低排放。「图」各种工作状态的节能效果巡航：在车辆恒速运行，并且电池电量充足的情况下，关闭发动机喷油系统，依靠电机来维持车辆运行。电机提供的动力用来抵消行驶阻力以及发动机的拖拽阻力。BSG/ISG在高速巡航阶段，电能充足的情况下，可以彻底分离且关闭发动机，仅靠电机保持车辆巡航。当再次踩下油门踏板，发动机会迅速启动，平滑切入到当前车速。滑行：在松开油门，车辆处于滑行阶段，离合器分离发动机和传动系统的机械连接，彻底关闭发动机，实现更长的行驶距离。相当于传统车辆空档滑行，只不过传统车辆在切换到空档滑行之后，发动机转速在降到怠速时依然需要喷油来维持发动机的运行。五、48V轻混系统的优、劣势有哪些？相对于12V电系统和广义的混合动力系统，48V系统拥有比较明显的优势：更加安全：在我们从小学到的物理学知识中，一直都认为36V以下才是安全电压。但在高电压的电动汽车当中，这个安全值并不科学。一方面人体电阻的阻值存在很大的个体差异，胖瘦高矮男女老少阻值都不相同。另一方面人类所处的环境也会对人体阻值产生影响，潮湿的夏天人体阻值会变小，而在干燥的冬天阻值则会增大。根据多方面因素综合考虑，目前国际上通常认为60V以下的直流电压和25V以下的交流电压属于安全电压。成本低廉：48V混合动力本身标称电压就在60V以下，即使算上由于SOC较高时导致的电压波动，48V混合动力系统的电压峰值也不会超过58V，所以不需要采取额外的电压防护措施（许多国家规定电压超过60V需安装防护措施），相对与上面所说的“StrongHybrid”来说，成本更低。通用性强：48V系统可兼容更多不同的用电设备，比如如今车载领域越来越多的娱乐化大屏和复杂的汽车中控系统。同时，48V提供更大容量的蓄电池，可以将传统内燃机汽车上依靠发动机来负载的空调压缩机、冷却水泵等设备通过电池来负载，这样做不仅能有效降低发动机的负荷，也可以在发动机关闭的情况下使用这些大功率设备。节能减排：由于BSG技术和ISG技术的帮助，48V混合动力系统可以进一步缩小发动机的体积，进而降低排放。同时，利用电动涡轮来替代机械涡轮，还能进一步提高发动机的效率。48V混合动力系统可以实现滑行启停、动能回收、辅助加速等功能，有效避免了燃油的不必要消耗。相比于广义混合动力汽车，48V混合动力系统仅需要30%的成本，可以达到70%左右的效果。从性价比方面来说相当划算。「图」奥迪A8L搭载的48V轻混系统同样的，相比优势，它的劣势也十分明显：1、48V电压相比12V电压更容易产生电弧的问题，如果长期热插拔可能会影响电子设备的寿命。2、即便比混合动力系统的成本低了不少，但48V混合动力系统带来的车载设备全面更新还是会影响最终车辆的终端售价。六、为什么欧洲人选择48V而美国人选90V？其实综合上文提到的48V的优势，不难看出节约成本是其最大的优点。欧洲法规规定60V以上才是高压，所以48V可以认为是低压系统，不需要做高压保护，从而省去很多成本。欧洲人一般精打细算，非常注重成本，特别是在48V系统应用比较成熟的情况下，本身就具备一定的成本优势。因此欧洲车企大都选择48V就很容易理解了。但要从用户体验上来看，48V是不如90V的。首先是省油的幅度，根据通用内部的对比试验，90V轻混系统能够在48V的基础上，再节约7%的油耗。具体到车型上，采用90V轻混系统的凯迪拉克XT528E，在不改变动力结构的情况下，可以在启停阶段实现纯电驱动，在加速阶段与发动机同时工作，平顺扭矩和提升加速，更能实现在平稳驾驶的同时实现制动能量回收，从而实现了很高的效率。「图」凯迪拉克XT528E采用90V轻混系统另外，使用90V轻混的车辆，NVH也普遍优于48V。通用的90V轻混系统采用了皮带轮驱动发动机的方法，和经典48V系统的ISG相比，多了皮带的缓冲，加上电机功率增加，可以实现快速启动，有效减小启停时的振动噪声。而电压升高可以使电机高速提供更大的扭矩，这样的话，可以提供高速时的助力，并对换档提供更大帮助，增加换档平顺性。而在制造成本上，通用的标准规定36V以上就是高压，需要加装防护措施，因此48V和90V的成本不存在太大差异，美国人当然选择效果更显著的90V。七、新能源车红红火火，48V的前景如何如今，越来越多的企业开始重视48V混合动力系统，除了各大汽车企业外，像博世、大陆集团、法雷奥、AVL等供应商也已经发布了各自提供的48V解决方案，国内的比亚迪、长安、奇瑞等也在积极跟进。「图」48V混动系统目前更多使用在豪华车型上相比广义混合动力技术，48V混合动力在很多国家和地区还不被视为“混合动力技术”，无法享受福利性政策和补贴。比如在中国汽车市场中，由于48V混合动力系统无法进入新能源目录，自然也没办法享受新能源汽车牌照等优惠措施。这也导致这类技术目前仅在一些中高端豪华车型上进行了实装来降低一定的油耗，比如奥迪A8L、奔驰S级等，而在中低端车型上由于成本的增加并不能受到太多消费者的认可。「图」各大车企的48V轻混系统大规模量产时间虽然也有很多主机厂开始布局48V混合动力的车型，绝大多数车企最终量产也都指向了2020年。或许对于这些厂商来说，48V只是一个暂时解决排放难题的“小技巧”，最终还是需要依靠广义混合动力和纯电动来进军新能源市场。总结：汽车巨头们都不是傻子，他们不约而同地选择了48V，说明其本身具有许多让人难以拒绝的优点。在低成本的情况下，实现大幅度地节能，降低排放以满足严苛的政策，这是48V最大的本领。因此，48V混合动力系统被认为拥有良好的发展前景，随着电池技术的发展和动力系统的优化，未来的48V混合动力系统有可能被广义混合动力系统收编，成为入门级车型上配备的低端混合动力配置。人们都知道，如今汽车领域的环保问题已经非常突出。在许多国家都宣布将要停止燃油车的销售的同时，人们都在质疑，难道以后就都是纯电动车的天下了吗?在小编看来，并不是这样。停止的是纯燃油车的销售，但作为搭载有内燃机的混合动力车型，似乎并不在禁售的范围里。所以，小编预计，未来的新能源车市场里，48V的轻混系统或将成为主流。说到48V的轻混系统，就不得不提国内自主品牌阵营里的博瑞GE。下面就来通过这辆博瑞GE，探究一下48V的轻混系统究竟靠不靠谱。目前，吉利官方将这套中国品牌的首款48V轻混系统，称之为MHEV。48V轻混系统的意义在于，一可以为车辆起步和急加速的时候增强动力输出，并且能在很大程度上节省燃油；二是48V的轻混系统可以让发动机的停止运作时间更长，也就是启停的功能实用性更高；三是相比于普通燃油车，能够实现动能回收。值得注意的是，很多消费者以为，48V轻混系统可以实现纯电行驶，其实不然。目前轻混系统更多的意义是在于上文提到的，而不是为了纯电行驶。以小编实际驾驶过的博瑞GE为例，如果你第一次开上博瑞GE，你很难发觉这是一辆混合动力的车型，更多的时候你会觉得这是一辆大排量的车型。因为电动机在发动机扭矩较弱的区间段给予了动力的支持，让动力的输出非常的平顺。此外不得不赞一下博瑞GE这套48V混动系统的匹配完善度，在平顺性上的表现无可挑剔。在节省燃油这点上，博瑞GE给了我相当大的惊喜。小编实际测试下来的平均油耗是6.2L每百公里。要知道，丰田自家的王牌混动成绩是5L左右，差距已经相当小了。所以目前来说，48V轻混系统对于燃油经济性的提升相当可观。同时以我个人的角度来看，或许这样的汽车比那些号称环保的电动车可能要更加环保。总结：以目前的消息来看，奥迪旗舰轿车新A8和奔驰最美四门车CLS将来在中国都会采用48V轻混系统，只是各自的侧重点不一样罢了。但从这点上也能看出，在国外一些老牌汽车厂商还没将48V轻混正式投入市场之时，我们的自主品牌已经给我们交了一份完美的答卷。此外，越来越多的新车都会