什么是48v轻混系统,其原理及作用是什么?

现在几个欧洲车企拿48V过渡(欧洲碳排放太变态,不搞48V不行),直接转插电式和纯电动;国内自主品牌和日系都在玩深混和插电式,有几个自主品牌玩了一下48V轻混就果断放弃了。

个人觉得48V轻混是一种过渡性的政策产物,挺鸡肋的

一方面法规工况从NEDC变为WLTC,48V轻混的效果减弱很多。

一方面效费比不佳,一套BSG48V轻混,成本要3000-5000元,节油5%-8%;一套深度混动,成本1.5万-2万,节油20-30%,卖点远高于48V轻混。

一方面48V可靠性一般,市场爆发的售后问题不少,而且这种问题保险无法理赔,维修成本极高。

先说简单的结论:

原理:加一个48V电机,拖动发动机或曲轴,加速响应快一点,日常驾驶省油一点。

用处:用处不大,政策过渡性产物,未来将被抛弃。

目前全世界范围内节能减排是大趋势,根据级别可分为12V自动启停,48V轻混,全混,插电式混合动力和纯电动。48V轻混主要是两种方案,一种是BSG的48V轻混,一种是ISG的48V轻混。

其背景是国际上对油耗与排放的要求非常严苛,中国在2020年要实现5L/100km的平均油耗,2025年要求4L/100km。欧盟甚至在2020年要实现3.8L/100km的平均油耗(换算值:欧盟CO2排放95g/km),到2025年,将再减少15%,2030年,将再减少37.5%,传统内燃机驱动技术的发展无法实现这一目标。因此,各大主机厂都在降低油耗上各显神通,通过混动、插电式混动、纯电动等等来降低用车过程的CO2排放(油耗)。而48V轻混是对纯燃油车改造的最简单的手段。

BSG的48V轻混主要零部件有3个:一个替代12V发电机的48V带传动起动发电一体机(BSG)、一个48V锂离子电池(作为48V混动系统内的储能装置)和一个48V/12V 的DC/DC转换器(用于向12V蓄电池供电)。该系统结构简单,采用模块化设计,通过集成组件实现相对较低的成本。

48V锂离子电池位于车内前排乘客座椅下方,在性能、包装和成本方面采用了平衡设计。当滑行功能启动时,发动机停止工作,该电池保证为车辆提供能量。它还用于将回收的制动能量储存,并在需要时驱动48V电机,提供高功率输出。48V/12V的DC/DC转换器将12V蓄电池连接到48V电气系统中,转换器给蓄电池充电,满足部分需要12V的电器组件。

48V轻混系统需要一套高效的动力总成管理系统,控制器的逻辑与执行力对动力系统性能、用户体验和油耗有显著影响,这也是很多主机厂也有Mild混动系统,但是实际油耗表现一般的原因。大众对于这套mHEV系统,对内燃机的控制管理进行了大范围的修改,从而实现了各种新的功能。

比如下图为奥迪Q8的48V轻混,不算一套先进的轻混系统。主要在保证燃油经济性基础上,给Q8带来更好的平顺性,并驱动车辆搭载的大功率用电设备。

这套系统通过BSG电机皮带与发动机连接,可以实现自动启停,48v启动机启动车辆转速高,拉高转速后再点火,发动机平稳,不会有传统自启停发动机的震动和噪音,舒适性提高。加速时提供扭矩补正,辅助发动机运行,保证车辆的电器正常工作,这样可以使得车辆在低速城市工况开起来更轻巧,避免涡轮未介入时的动力不灵敏.在车辆制动和滑行当中进行能量回收。

什么是48v轻混系统,其原理及作用是什么?

随着“双积分”政策的执行标准日益严格,如何降低车辆油耗就成为了车企亟待解决的问题,这时候混动就成了救命稻早。混动和新能源绝对算得上是近些年汽车市场中最火的名词之一,当然混动中也分各种类型,插电式混动、增程式混动、48V微混等等,其中48V微混频发出现在各式欧洲车型上,那么这种混动到底是什么原理?又能起到怎样的效果呢?

48V微混定义

现在大部分乘用车上采用的都是12V电气系统,但是12V的能力很有限,带不起来大功率的设备。48V微混系统简单的来说就是将车内电压由12V提升至48V,并将车内的铅酸电池换成锂离子电池,同时用BSG电机代替传统的启动电机和发电机。

48V微混并不是最近才有的技术,早在十多年前,就有机构研究过这一技术。当时的计划是将三组12V电池串联得到36V,以使电源总线电压从14V提高到42V。

现在的48V微混技术的基本原理没变,不同的是在12V电气系统的基础上,增加了一套48V的混动系统,原有的12V系统(电瓶和起动机等)并没有消失,毕竟,很多电气零部件都是以12V为设计标准的,完全替换的代价太大。

48V微混有什么好处

48V微混作为一个很早就提出来的技术,为什么到现在才大规模使用,最主要的原因就是为了降低油耗。早些年间,42V系统的节油效果不够明显,当年的油耗标准也没有今天这么严,所以这一方案一直没有普及。但是现在的排放法规之严格,让车企都在绞尽脑汁的降低能耗,此时微混技术才算是派上用场。

众所周知,燃油车在低速时燃烧不够充分,效率很低。有了48V电压的加持,车上都会加入一个额外的电机,利用电机可以作为发动机的补充,在车辆起步以及低速行驶时提供帮助,并且为车内电器带来更多的拓展性。

48V微混如何省油

相较于普通车型,48V微混系统可降低10%至20%的油耗。省油的方式主要还是通过电动机调整发动机转速来实现。

车辆低速行驶或者起步时,发动机此时的燃效较低,燃烧不充分,进气也不够顺畅,甚至容易积碳,而48V微混则可以调整发动机转速,把发动机控制在更高效、更清洁的转速区间。

另外一点则是实现真正意义上零油耗溜车。大家在平常开车的过程中,松开油门车辆滑行,此时仪表盘显示的瞬时油耗为零,但发动机仍有转速,只是在下降。这个时候,发动机没有喷油,有转速是因为车轮的倒拖。不过随着速度的降低,车辆会自己降档,为了匹配低档位更高的转速,发动机又会喷油。

而有了48微混则完全不一样,在这种滑行的工况下,车辆降档时匹配转速的工作可以交给电动机。如果电池的电量足够,理论上来说,车辆从开始滑行到完全停止,发动机能够一直保持断油状态。

除了上述两种常规操作,部分车型上的48V微混还有一些更为高效智能的方式来提高效率。比如奔驰GLE上就搭载了ISG电机,这种结构的混动系统,其电机转子和曲轴输出端直接相连。这样一来,内燃机很多低效率的负载就可以由电机来驱动。

除了省油还有别的好处吗

传统汽车在减速时,是依靠刹车片与刹车盘摩擦来制动,摩擦过程中释放大量的热能,这些能量全部都发散到空气当中了。而48V微混系统则可以输出负向扭矩,简单来说就是由刹车片消耗掉的一部分能量,现在可以回收储存到电池系统中了。

另外,由于48V的电压够高,车上的电器设备可以越来越多,可以利用48V微混系统来驱动电子涡轮,作为废气涡轮补充。比如将电子涡轮布置在废气涡轮之前,在后者没有上正压之前,采用电子涡轮控制涡轮转速,从而减轻涡轮迟滞的影响。

48V轻混系统的未来

通过前文大家可以了解到,48V并非新技术,它的出现更多还是车企受困于排放法规想出来的方案。为了降低排放,以丰田本田为代表的日本车企开发出了普混系统,欧美车企突破不了日系构筑的“专利壁垒”,所以拿出48V微混作为回应。

就目前而言,在一辆传统燃油车上加入48V微混系统,还需要在线束排布,空间布局,和高压电路保护及隔离设计等方面进行独立设计。这些额外的设计成本由溢价空间大的豪车来分担更为合理。

48V微混能否大规模推广甚至是成为汽车的标配,最核心的问题在于如何做到成本和节油量的平衡。如果48V系统的成本能够大幅降低,同时节油效果还会有明显提升,那这样的技术自然会被大众所接受。

不过,48V微混受制于其技术原理,随着排放标准日益严格,还是会因为满足不了排放要求而被淘汰,这些欧洲车企也只是把48V微混作为过渡,最终的解决方案还将是插电混动以及纯电动。

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