越来越多的新车上都搭载了48V轻混系统,尤其是在豪车身上,轻混系统有啥益处?

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如今越来越多的车型开始应用48V轻混系统,那么这个轻混系统到底有什么好处呢?我们今天就来聊聊这个问题。

48V轻混到底是什么

从1912年开始,汽车上就已经装备了蓄电池,一开始的时候汽车蓄电池的电压只有6V,而从上世纪50年代开始,这个电压也提升到了12V,并且这个电压一直沿用到了今天。

然而,随着车载电器的越来越多,12V电池也越来越力不从心,为了应对这个变化,研发人员在几十年当中也做过很多研究,曾经一度研究过36V、42V电压系统方案,但是受限于当时的技术以及成本,这些最终都没有进行商业应用。

然而时间到了21世纪,随着车载用电设备的越来越多,同时对于节能减排的要求的不断提升,高电压系统终于呼之而出,在2011年,德国五大汽车品牌奥迪、宝马、奔驰、保时捷及大众联合发布了48V系统,并在随后颁布了48V系统的规范LV148,从此以后48V系统正式走上了历史舞台。

具体到技术上,48V轻混系统由电机、动力电池组(锂电池为主)以及电压控制器(DC-DC转换器)这三大件组成。从硬件组成上看,从普通燃油车到48V轻混的升级结构并不复杂,但是需要注意的一点是48V轻混系统并非直接用48V系统替代原先的12V系统,而是在原有的燃油车型中加入48V轻混系统,即同时搭载了48V锂离子电池和12V传动启动电池。其中,原先的12V系统处理常规的点火、照明、娱乐系统等,而48V系统则被用来为空调系统供电以及负责制动能量回收等。所以和12V系统相比,48V轻混车型在启停时的感受更好,发动机启动时车内人员几乎感觉不到。

48V轻混系统有什么优势

除了刚刚我们说的在启停时更好的驾驶感受之外,48V系统还可以在启动以及急加速时为整车的动力系统提供额外的动力辅助,而这个动力辅助也将会帮助车辆提升加速时的平顺性以及瞬时动力响应。

除此之外,48V轻混系统还可以帮助车辆在燃油经济性方面有更大的提升,相比传统的12V启停系统,48V轻混投入成本虽然高了一倍,但节油水平提升三倍多,而相比插电混动系统,48V轻混成本只有对方的四分之一,但燃油经济性却是对方的二分之一,因此对于车企来说,48V轻混系统也是最具性价比的节能方案。

所以总结下来的话,采用了48V轻混的车型相比传统燃油车型就是有一下几点优势,第一,在启停时震动更轻微,第二,加速性能更好更平顺,第三,燃油经济性更好。


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说到48V轻混,我们首先想到的就是节能减排,直白地说,就是省油。究其原因,主要在于48V轻混将曾经依靠发动机皮带带动的车载电器的电力供给工作揽了过去,如电动水泵、电辅助压缩机、空调系统内的电制冷压缩机等,减少了燃油消耗。省油之外,因为电能可以实现瞬间的全功率输出、协助发动机更快地反应,这就让小排量发动机加速时能够有更好的表现,因此,48V还有另一个优势就是提升动力质感。这方面最经典的案例就是奔驰C260L。

众所周知,奔驰C260L的动力是从2.0T改款到1.5T的,这种“自毁招牌”式的表象背后强大的自信就在于48V轻混的加入——改款后的1.5T奔驰C260L最大功率(kW/rpm) 为184/6100,峰值扭矩(Nm/rpm) 为280/3000-4000,相比C2002.0T版本最大功率(kW/rpm)184/5500、峰值扭矩(Nm/rpm)300/1200-4000,在动力表现上并无很大的差别,反而因为48V的电机存在,排量更小的C260L有着更平顺的动力质感。

因为48V体积很小,系统总共仅仅包括了48V电池、48V起动电机/发电机、一套48V/12V(DC/DC)的电压逆变器,以及相应的控制模块,对于研发和安装匹配而言,也没有很高的成本,因此,在节能减排的压力下,它迅速地流行了起来。奔驰C260L之外,近期上市的全新路虎揽胜极光、奥迪新Q7等都豪华车都将48V轻混纳入系统。

作为各大汽车品牌时刻紧盯的一块巨大“蛋糕”,中国的的汽车市场一直是兵家必争之地。眼看合资品牌的48V轻混技术风生水起,自主品牌岂能无动于衷?当然不能!

早在48V刚有了动静时,自主老大哥也就投入到48V的技术研发队伍中——基于吉利独有的中国工况大数据,吉利用48V欧洲混动技术为中国用户量身打造出适合中国消费者的轻混动系统——智擎MHEV。截止至目前,MHEV技术已经累积了758万公里等效道路验证数据,5万小时等效测试时长,积累了超过65项系统验证数据、800多项DV实验数据、200多种数据分析方法,搭载欧洲混动技术的车型已覆盖吉利旗下轿车、SUV、MPV三大产品线。已上市的车型中,博瑞GE、嘉际、星越、缤越、帝豪GL均有48V轻混版,搭载率达到30%以上,其中,号称"国产MPV标杆"的吉利嘉际的动力系统为1.5TD+48V轻混,最大功率有140千瓦,最大扭矩可以达到300牛米,账面数据远超同级1.5T发动机的水准,达到了主流的2.0T动力水平,也是足够强悍了。

吉利的另一“虎将”——博瑞GE MHEV在传统内燃机基础上,使用48V电机取代了原有发动机的发电机,并通过DC/DC转换器和蓄电池实现电力的存储与释放,达到降低燃油消耗的目的,能节省15%的油耗,作为一款豪华取向的中型车,博瑞GE MHEV综合油耗仅为5.8L/100km,在全世界都处于领先水平。除了省油,博瑞GE MHEV轻混系统的电机能带来16匹马力和50牛米的额外扭矩,在它的辅助下博瑞GE MHEV的最大马力达到190Ps、峰值扭矩达到300Nm,比市场上主流的2.0T动力更强。随着竞争的真正展开,吉利能够扛起自主品牌的大旗,与合资品牌在48V技术线上一较高下?我们一起拭目以待!


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48V轻混其实是针对360V强混来说的,新车型/豪车搭载轻混系统主要目的就是为了节能减排,应对日益苛刻的燃油消耗限值。

《乘用车燃料消耗量限值》和《乘用车燃料消耗量评价方法 及指标》。这两项国家强制性标准要求,从2016年开始,直至2020年,所有企业生产的乘用车平均油耗必须降至5.0升/100公里。

而在内燃机技术高度发展的今天,热效率提升非常困难,从内燃机身上要油耗是很困难的,油耗能降低2-4%都可以说是非常大的进步。因此部分车企会发展三缸机、48V轻混系统等。而48V轻混系统降低油耗是立竿见影的,理论上油耗可以降低10%-20。但实际使用中还受到其他因素的影响,奥迪采用了48V轻混系统后,宣称百公里油耗降低0.7升。可能家用车对百公里降低0.7L的油耗不敏感,但是对于生产汽车的企业来讲则是有利的,可以降低旗下乘用车的平均油耗,这也是各个车企造电动汽车的一个原因之一。



主机厂采用轻混系统可以降低平均油耗,满足国家强制性标准。对于消费者来讲48V轻混的存在只是增加了汽车的复杂性而已,毕竟与强混比起来油耗差异不是那么明显。尤其是部分企业,为了降低油耗/排放,采用三缸发动机+48V轻混系统。三缸机阻力小,效率高可以降低油耗、轻混系统也可以降低油耗,关键时候还能提升发动机的动力,扭矩可以增加35Nm左右,一定程度上可以弥补三缸机的种种不足。


但是三缸机+轻混所取得成绩是不会超过或达到4缸机强混(油电混动)车型的,油耗/排放都不如强混,唯一的好处是轻混成本低。而对于没有能力开发强混系统的主机厂,用轻混是最好的选择。没有技术壁垒,没有门槛,对成型的汽车改动不大。

什么是48V轻混?

其实就是一套采用48V电源供电的动力系统。提高电器工作电压后,同样的功率下电流可以大幅度降低,或者同样电流下功率增加。生活中的高压输电就是利用了高压输电电损低的原理做到的。因此提高供电电压后可以使用更高功率的电子设备。


那为什么选择48V电压为工作标准呢?高一点不行吗?

理论上电子设备工作电压越高,则功率可以做的更大,例如油电混动系统的电机最大功率可以做到135kw,这就对电压要求很高,因此采用360V供电。但是轻混系统考虑的比较多,首先成本是必须要控制的、其次轻混电机功率小不需要高压供电,博世轻混电机功率10kw左右。


而从安全角度来讲,直流60V以下是安全电压。48V电池组充电电压也不会高过60V,而60V以下的线路对线材耐压绝缘要求不高、成本可以降低。要知道强混系统工作电压为360V,线路耐压绝缘都有一定的要求,成本也会高一些。因此48V电压被大多数轻混方案所选用。

轻混是怎么节油的?

内燃机燃油消耗量与负载大小有直接关系,能量守恒。因此传统内燃机在降低油耗上已经伤透了脑筋,努力降低各种元器件的能耗。例如采用可变排量的机油泵、可变排量空调压缩机、电子水泵等、方向电子助力系统等。但是这些能抠的地方都抠的差不多了,想要进一步降低油耗就要从发动机外部想办法。加装电机是一个最好的选择,与强混系统是一个原理。发动机外部加装电机,电机工作时发动机就会省力一些,省力自然也就降低了油耗。


但是由于电机功率过小并不能单独驱动车辆行驶,因此油耗降低幅度小。除了加装电机降低油耗外,汽车还可以采用电子器件代替机械器件。例如水泵,采用电子水泵能降低发动机负载,采用电子涡轮可以提高发动机响应速度,增压不受转速影响。采用电动压缩机也可以降低发动机负荷,奥迪还采用了电子防侧倾系统……总之采用电子设备代替发动机直接传动的机械设备可以降低发动机负荷,也就降低了油耗。

电子设备可以降低油耗,那么电是从哪里来的?

能量守恒,电并不是凭空而来也不是用之不尽的。轻混系统电能来源是BSG电机,这个电机也叫作启发一体电机。永磁电机是可逆的,也就是说接通电源就变成了电动机。外接能量驱动电机旋转时电动机就变成了发电机。轻混电能主要来自动能回收,例如刹车减速时,电机会进入发电模式利用电机的阻力来降低车速。10kw的电机发电模式下发电功率可以达到11kw。而平时发动机工作时,会有一定的富余功率/能量。在普通燃油车上,这部分能量是直接浪费掉的。但是轻混系统富余功率可以被BSG电机吸收,发电后电能储存在电池内。


轻混系统电机是如何工作的?

因为电机功率小,10kw左右,起步时是不能够单独驱动汽车的。但是起步时可以为发动机提供助力,如同有人帮你推车一样,你就会省力。行驶中需要动力时,电机也会工作,这就是轻混加速助力模式。当车速提升进入巡航模式时,收油门的时候发动机断油。车辆处在滑行状态,所需功率比较小,BSG电机开始工作,驱动发动机运转使车辆滑行的更远一些。这就是轻混的扭矩辅助模式。除此之外BSG电机还有车辆舒适性的作用,自启停的时候启动机退位,由BSG电机负责启动车辆。BSG电机功率虽然不高,但是要比启动机功率高上几倍,发动机转速可以拉的更高,因此车辆启动时发动机运转更平稳。但是由于采用皮带传动,冷启动时发动机依然需要启动机启动。

BSG电机在哪里?轻混系统比燃油车多了那些元件?

目前大多数轻混系统都是P0架构,即电机在发动机前端。在原来发电机的位置上,与发动机之间采用皮带传动。这样的架构比较简单实用,对整车设计改动比较小,布局更容易。成本只增加4000元左右,可以降低8-12%的油耗,是目前大多数零部件供应商广泛采用的方案。大陆与舍弗勒正在研发P2架构的轻混系统,而P0+P3的架构也在研发中。。



轻混系统比燃油车多了BSG电机、48V/12V变换器、48V电池等。原车的12V供电系统保持不变,电瓶充电也是由48V/12V变换器完成,把48V降压到14V为电池充电。而且变换器工作方式是可逆的,既可以降压为12V供电,12V也可以升压为48V电器供电。轻混系统对对于没有强混系统的主机厂来说,是一套高性价比方案、可以快速解决能耗问题,这就是众多汽车争相采用的原因。


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我感觉轻混的好处就是在省油方面,大多数车型车内的电子器件都由12V电池供电,提升至48V后为车辆运转。

首先,48V轻混可以减轻发动机分担,帮助车辆实现功能电气化,不少车型由发动机驱动诸如空调压缩机等均可改由电力来驱动。懂车的人都知道,在堵车的时候油耗都会高,那是因为频繁起步停车的原因,而轻混车型省油就是因为它在起步时用电动力进行起步,所以降低了油耗。

我的吉利嘉际就是48V轻混的,平时都是行驶在上下班拥堵的路况,作为七座的MPV百公里6.0L的油耗表现,我想如果不是有48V轻混的作用,绝对不会有这种油耗表现的!


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