既“便宜”又实际的混动模式,48V轻混系统解析 | 技术

发布者:BlissfulCharm最新更新时间:2020-02-09 来源: EEWORLD关键字:48V轻混系统 手机看文章 扫描二维码
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在节能减排的大环境下,如今对于消费者而言,想买一台车,可选择的动力模式空前之多。  


比如传统燃油汽车、插电混合动力汽车、纯电动汽车、混合动力汽车、以及轻混车型和增程式车型等等。  


而近两年,在中国市场不断推动双积分政策、国六排放标准等一系列举措之后,开始有越来越多搭载48V轻混系统的车型问世。  



像是合资品牌中如奔驰S320L、奥迪A8L、路虎揽胜等等,而自主品牌中最具代表性的车企肯定是要当属吉利,旗下的嘉际、博瑞等车型均配备了48V轻混系统。  


今天,我们就来仔细聊聊48V轻混系统,以及在实际使用中有哪些优势?  


什么是48V轻混系统?  


48V轻混系统,一句话概括,即车辆的系统电压为48V。  


自1918年汽车首次引入了蓄电池时,当时蓄电池的电压是6V,而到二十世纪五十年代,车辆的系统电压上升为12V后,并一直应用至今。  


但是随着目前车辆的智能化程度越来越高,车载的电气化程度也越来越高,12V电压系统已经逐渐达到了功率输出的极限。  


所以,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。  


整个系统由集成在发动机前端轮系上的BSG电机、DC/DC,48V锂电池模块及管理系统、能量回收系统、混动模块控制系统等组成。  



为什么非要是48V?  


当然,在此期间还出现过36/42V等系统,最终选择48V主要原因大致为以下两点。  


其一,首先我们要知道60V(无波纹直流)是安全电压,低于60V电压的设备都不需要采取额外的安全防护措施,48V电池的充电电压最高56V已接近60V,因此48V是安全电压下的最高安全等级了。  


如果电压太高的话,就要考虑到高压电路保护、电磁兼容性、车载电气系统的稳定性等问题了。  


其二,如果电压能够满足最低的用电部件的需求,那么在此基础上,平台电压越低,电芯串联数量越小,PACK成本更低,而48V已经能够驱动电机。  


所以综合安全性和成本两方面考虑,最终选择了48V。  



48V轻混系统有哪些优势?  


第一个优势是48V轻混系统能够使得车辆有更好的燃油经济性。  


得益于48V轻混系统能使车辆实现滑行起停、回收制动能量,当驾驶员松开油门和制动踏板使车辆处于滑行过程中时,控制系统会断开传动链、切断发动机工作,从而达到节油减排的目的。  


而在驾驶员重新踩下油门踏板时则会迅速结合传动链,并通过BSG快速启动发动机且实现与变速箱的转速同步,满足驾驶员加速需求。  


另外一种工况,则是当车辆处于刹车或滑行过程中,可实现能量回收和制动能量回收。从而转换成电能储存在锂离子电池中,用于车载用电系统。  


由于采用了48V电器架构,以往需要皮带或者齿轮驱动的发动机附件比如:水泵、机油泵、空调压缩机等,都可以采用电机来直接驱动,在很大程度上减小了发动机的负担,让发动机输出的机械能能够全部用于车辆的加速,从而达到省油环保的目的。  



除了可以无缝启动发动机和回收制动能量以外,第二个优势就是能获得更加顺畅的驾驶体验。  


在发动机加速过程中BSG电机能提供一定的辅助加速能力,也就是可以让燃油发动机加速更快,特别是在低速起步时,由于电机效率比内燃机更高,所以可以辅助为发动机在低速时的起步加速提供额外的扭矩。  



在奔驰、路虎等一些48V电器架构中,甚至可以用电机来完成“电子增压”,即由48V系统的电动机驱动压缩机提供增压压力,或是直接驱动涡轮增压器,用于改善发动机低转速时的涡轮迟滞问题,保证在低扭时候充沛的扭矩输出,提高发动机的瞬时相应。  



48V轻混系统还有很大的进步空间  


诚然,48V轻混系统确实能够带来一定的节油效果,面对第四阶段的油耗目标值还能够应对,但面对第五阶段油耗目标值还是存在较大差距。  


车企必须在应用电气化的同时,针对整车全面开展降能耗措施,尤其油耗贡献较大的动力总成,发动机热效率提升、高传动效率变速箱以及48V电气化等多种降能耗路径策略。  


同时48V轻混系统可提升的空间还是非常大的。目前市面上绝大多数的48V轻混系统都是采用P0构型,即用48V电机取代原发电机位置且通过皮带与发动机集成。  


因此可在传统12V车上快速布置,且具有成本低、效果显著的特点。  


但是P0构型不能满足纯电行驶的要求,这就大大的限制了对整车/发动机节能潜力的挖掘。  


针对此,目前还有多种构型,即P1、P2、P2.5、P3、P4。  


P1:电机位于发动机曲轴部位,又称ISG。  


P2:电机位于离合器和变速器输入轴之间。  


P2.5:电机与变速箱集成,可耦合在输入轴、中间轴。  


P3:电机位于变速器输出端,或变速器输出轴连接。  


P4:电机位于后桥,另一个轴,比如对于发动机在前轴的车辆,电机位于后轴。  


简单来说,P2、P2.5、P3、P4的构型,已经能够实现车辆进行纯电行驶,同时电机能提供额外较大的扭矩,起到辅助动力作用。  


因此在节油效果上也会比目前大范围应用的P0构型好很多,但受限于技术难点和成本核算,目前还没有大范围量产,所以说48V轻混系统还有很大的进步空间。



最后,而对于一般消费者而言,选择48V轻混这一折中技术路线车型,既能兼顾节油效率、同时车型价格又不会贵太多,还能提升用车体验,确实是个不错的选择。  


对于车企而言,选择48V轻混系统以达到节能减排的效果,其成本是要远低于PHEV、BEV等系统的。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最大的优势。  


因此,48V轻混系统我认为会拥有非常好的发展前景,正如上面也提到了,48V轻混系统还有很大的进步空间。  


随着电池技术的发展和动力系统的优化,未来的48V轻混系统发展到能够实现纯电行驶时,很有可能成为入门级车型中最容易搭载的混合动力系统、成为高端车型提升驾驶质感的重要手段。


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