大家應該都聽說過' 48V系統' 這個名詞, 目前汽車使用的12V電氣系統已經使用超過60年, 曾經在1988年SAE建議將電壓調整到42V, 但是由於當時的技術水平, 研發成本等原因, 汽車企業並沒有積極推進, 至今依然是12V電壓. 48V系統又分為48V電氣系統和48V輕混系統.
目前大多數汽車都會搭載啟停系統來降低油耗, 但是啟停系統所需的功率相對大, 因為P=U*I, 在12V電壓不變的情況下, 想要得到啟停系統需要的功率, 就必須加大電流, 主流的發動機起動機的功率在600W到2000W之間, 簡單經過數學運算, 電流會在50A到167A之間. 如此大的電流, 對於電路系統的負擔很大.
在2011年, 奧迪, 寶馬, 戴姆勒, 保時捷, 大眾聯合推出48V系統, 來滿足日益增長的汽車電器負載要求, 更重要的是為了滿足排放法規. 至於為什麼選擇48V系統?60V是人體安全電壓, 48V電池的充電電壓最高為56V, 接近60V, 所以48V電池眼壓是安全電壓下最高電壓等級, 而且科技總是以指數形式增長, 使用相對高壓為後來的技術鋪墊好平台.
從表看出, 想要達到4.0L每百公裡油耗, 單純提高內燃機效率的做法顯然不現實, 汽車混動化, 電動化是最好的出路. 純電動化汽車雖然是國際趨勢, 但是由於成本高和配套設施, 續航的問題, 短期內無法大量普及, 但是48V混動系統相比高壓混動系統來說, 成本低, 達到70%的節能效果.
48V輕混系統可以看成12V啟停系統的升級版, 增加了48V電壓電池, 48V12V雙向DC/DC, 48VBSG ((belt-drivenstartergenerator) /ISG ((intergratedstartergenerator) , 電動增壓器, 電池管理系統.
根據BSG的設置位置有P0和P2兩種設計.
第一種BSG放置發動機前側, 這種結構對於BSG的布置簡單, 對整車改動小, 並且可以替換原車的發電機. 但是由於BSG和發動機無法分開, 所以在滑行時, 發動機的拖拽減少了可回收的能量, NEDC工況下, 可以減少13%的CO2排放.
第二種BSG/ISG放在發動機和變速箱之間, 在能量回收階段能斷開發動機, 降低25%左右的CO2排放, 通過離合可以實現純電驅動, BSG可以進一步升級為ISG, 去掉皮帶, 整合度更高, 效率更高.
例如平治的48V系統由博格華納提供, 由無皮帶驅動的ISG一體式發電機/電機, 一個容量為1kWh的48V鋰離子電池以及交/直流轉換器組成, ISG代替了傳統的起動機, 既可以驅動車輛, 又可以回收動能. 很多人上車之後, 第一時間就把啟停系統關閉, 難以接受啟停系統帶來的噪音和震動, 而使用ISG之後, 啟停系統更加平順, 而且噪音更少.
使用48V系統後, 傳統使用皮帶驅動的空調壓縮機, 油泵, 水泵等均可使用電力驅動, 減少皮帶傳動而產生的損耗, 既增加了功率輸出, 又降低了能耗水平, 可謂一石二鳥. 其次, 電壓的提升可使車輛用電器的功率增加, 例如空調壓縮機功率增大, 製冷效果加強, 座椅加熱也比以前更快到達溫度, 在舒適性方面也是一種提升. 當電池電量充足時, ISG會斷開發動機連接, 並熄滅發動機, 大大提升燃油經濟性.
另外, 48V系統可以搭載大功率的電子渦輪, 最高轉速科大72000rpm, 而定功率為5kw, 可以最大程度彌補廢氣渦輪的遲滯現象, 提高低轉速區域的響應性. 還有一點就是輕量化, 48V系統減少個部件的驅動皮帶, 改用電力驅動, 簡化設計的同時減少體積和重量, 提升燃油經濟性.
關於自主品牌的前景, 由於自主品牌的研發能力相對薄弱, 博世為它們提供整套的解決方案, BRS系統 (BoostRecuperationSystem) , 並計劃2017年量產, 自主品牌可以依靠博世來推廣48V系統的車型.
大陸 (Continental) &舍弗勒 (Shaeffler)
大陸和舍弗勒共同研發的GTCII基於P2架構, 將BSG設置在發動機和變速箱之間, 採用電機獨立驅動, 在滑行和下坡路段可以關閉發動機, 減少發動機的阻力, 滑行更遠的距離以及節省更多的燃油.
關於電池, 48V系統使用鋰電池為儲存能量的手段, 江森自控, 日立, SAFT, A123均推出48V系統專用電池.
48V系統對於豪華轎車和運動型車的作用不同, 對於豪華轎車48V系統最主要的作用在於保持行駛的順滑感受為前提再節省一點燃油, 而運動型轎車則是使用48V系統用於性能方面, 例如在加速時用電機輔助, 使得成績好上那麼一點. 對於48V系統的用處, 不同品牌對此有不同的理解和設定.
總結
除了歐洲車企積極推動48V系統普及以外, 福特, 通用, 現代等車廠都看到了48V系統的未來, 表示將會開發48V車型; 國內的吉利, 一汽, 比亞迪, 長城也確認要引入48V系統, 歐洲車企對48V系統寄予厚望, 如果歐洲推行順利, 中國市場應該會緊隨其後. 48V輕混是成本, 技術, 符合法規的這種辦法, 雖然燃油經濟性比不上高壓混動系統, 但是可以給不少廠商過渡的時間向新能源方向轉移
