既“便宜”又實際的混動模式,48V輕混系統解析

撰文|謝天爽

既“便宜”又實際的混動模式,48V輕混系統解析 | 技術

在節能減排的大環境下,如今對於消費者而言,想買一臺車,可選擇的動力模式空前之多。

比如傳統燃油汽車、插電混合動力汽車、純電動汽車、混合動力汽車、以及輕混車型和增程式車型等等。

而近兩年,在中國市場不斷推動雙積分政策、國六排放標準等一系列舉措之後,開始有越來越多搭載48V輕混系統的車型問世。

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像是合資品牌中如奔馳S320L、奧迪A8L、路虎攬勝等等,而自主品牌中最具代表性的車企肯定是要當屬吉利,旗下的嘉際、博瑞等車型均配備了48V輕混系統。

今天,我們就來仔細聊聊48V輕混系統,以及在實際使用中有哪些優勢?

什麼是48V輕混系統?

48V輕混系統,一句話概括,即車輛的系統電壓為48V。

自1918年汽車首次引入了蓄電池時,當時蓄電池的電壓是6V,而到二十世紀五十年代,車輛的系統電壓上升為12V後,並一直應用至今。

但是隨著目前車輛的智能化程度越來越高,車載的電氣化程度也越來越高,12V電壓系統已經逐漸達到了功率輸出的極限。

所以,2011年,德國五大汽車品牌奧迪、寶馬、奔馳、保時捷及大眾聯合發佈了48V系統,並在隨後頒佈了48V系統的規範LV148。

整個系統由集成在發動機前端輪系上的BSG電機、DC/DC,48V鋰電池模塊及管理系統、能量回收系統、混動模塊控制系統等組成。

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為什麼非要是48V?

當然,在此期間還出現過36/42V等系統,最終選擇48V主要原因大致為以下兩點。

其一,首先我們要知道60V(無波紋直流)是安全電壓,低於60V電壓的設備都不需要採取額外的安全防護措施,48V電池的充電電壓最高56V已接近60V,因此48V是安全電壓下的最高安全等級了。

如果電壓太高的話,就要考慮到高壓電路保護、電磁兼容性、車載電氣系統的穩定性等問題了。

其二,如果電壓能夠滿足最低的用電部件的需求,那麼在此基礎上,平臺電壓越低,電芯串聯數量越小,PACK成本更低,而48V已經能夠驅動電機。

所以綜合安全性和成本兩方面考慮,最終選擇了48V。

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48V輕混系統有哪些優勢?

第一個優勢是48V輕混系統能夠使得車輛有更好的燃油經濟性。

得益於48V輕混系統能使車輛實現滑行起停、回收制動能量,當駕駛員鬆開油門和制動踏板使車輛處於滑行過程中時,控制系統會斷開傳動鏈、切斷髮動機工作,從而達到節油減排的目的。

而在駕駛員重新踩下油門踏板時則會迅速結合傳動鏈,並通過BSG快速啟動發動機且實現與變速箱的轉速同步,滿足駕駛員加速需求。

另外一種工況,則是當車輛處於剎車或滑行過程中,可實現能量回收和制動能量回收。從而轉換成電能儲存在鋰離子電池中,用於車載用電系統。

由於採用了48V電器架構,以往需要皮帶或者齒輪驅動的發動機附件比如:水泵、機油泵、空調壓縮機等,都可以採用電機來直接驅動,在很大程度上減小了發動機的負擔,讓發動機輸出的機械能能夠全部用於車輛的加速,從而達到省油環保的目的。

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除了可以無縫啟動發動機和回收制動能量以外,第二個優勢就是能獲得更加順暢的駕駛體驗。

在發動機加速過程中BSG電機能提供一定的輔助加速能力,也就是可以讓燃油發動機加速更快,特別是在低速起步時,由於電機效率比內燃機更高,所以可以輔助為發動機在低速時的起步加速提供額外的扭矩。

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在奔馳、路虎等一些48V電器架構中,甚至可以用電機來完成“電子增壓”,即由48V系統的電動機驅動壓縮機提供增壓壓力,或是直接驅動渦輪增壓器,用於改善發動機低轉速時的渦輪遲滯問題,保證在低扭時候充沛的扭矩輸出,提高發動機的瞬時相應。

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48V輕混系統還有很大的進步空間

誠然,48V輕混系統確實能夠帶來一定的節油效果,面對第四階段的油耗目標值還能夠應對,但面對第五階段油耗目標值還是存在較大差距。

車企必須在應用電氣化的同時,針對整車全面開展降能耗措施,尤其油耗貢獻較大的動力總成,發動機熱效率提升、高傳動效率變速箱以及48V電氣化等多種降能耗路徑策略。

同時48V輕混系統可提升的空間還是非常大的。目前市面上絕大多數的48V輕混系統都是採用P0構型,即用48V電機取代原發電機位置且通過皮帶與發動機集成。

因此可在傳統12V車上快速佈置,且具有成本低、效果顯著的特點。

但是P0構型不能滿足純電行駛的要求,這就大大的限制了對整車/發動機節能潛力的挖掘。

針對此,目前還有多種構型,即P1、P2、P2.5、P3、P4。

P1:電機位於發動機曲軸部位,又稱ISG。

P2:電機位於離合器和變速器輸入軸之間。

P2.5:電機與變速箱集成,可耦合在輸入軸、中間軸。

P3:電機位於變速器輸出端,或變速器輸出軸連接。

P4:電機位於後橋,另一個軸,比如對於發動機在前軸的車輛,電機位於後軸。

簡單來說,P2、P2.5、P3、P4的構型,已經能夠實現車輛進行純電行駛,同時電機能提供額外較大的扭矩,起到輔助動力作用。

因此在節油效果上也會比目前大範圍應用的P0構型好很多,但受限於技術難點和成本核算,目前還沒有大範圍量產,所以說48V輕混系統還有很大的進步空間。

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最後,而對於一般消費者而言,選擇48V輕混這一折中技術路線車型,既能兼顧節油效率、同時車型價格又不會貴太多,還能提升用車體驗,確實是個不錯的選擇。

對於車企而言,選擇48V輕混系統以達到節能減排的效果,其成本是要遠低於PHEV、BEV等系統的。在低成本的情況下,實現大幅度地節能,降低排放以滿足嚴苛的政策,這是48V最大的優勢。

因此,48V輕混系統我認為會擁有非常好的發展前景,正如上面也提到了,48V輕混系統還有很大的進步空間。

隨著電池技術的發展和動力系統的優化,未來的48V輕混系統發展到能夠實現純電行駛時,很有可能成為入門級車型中最容易搭載的混合動力系統、成為高端車型提升駕駛質感的重要手段。


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