在節(jié)能減排的大環(huán)境下,如今對于消費(fèi)者而言,想買一臺車,可選擇的動力模式空前之多。
比如傳統(tǒng)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(biāo)準(zhǔn)等一系列舉措之后,開始有越來越多搭載48V輕混系統(tǒng)的車型問世。
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(dāng)屬吉利,旗下的嘉際、博瑞等車型均配備了48V輕混系統(tǒng)。
今天,我們就來仔細(xì)聊聊48V輕混系統(tǒng),以及在實際使用中有哪些優(yōu)勢?
什么是48V輕混系統(tǒng)?
48V輕混系統(tǒng),一句話概括,即車輛的系統(tǒng)電壓為48V。
自1918年汽車首次引入了蓄電池時,當(dāng)時蓄電池的電壓是6V,而到二十世紀(jì)五十年代,車輛的系統(tǒng)電壓上升為12V后,并一直應(yīng)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(tǒng)已經(jīng)逐漸達(dá)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(lián)合發(fā)布了48V系統(tǒng),并在隨后頒布了48V系統(tǒng)的規(guī)范LV148。
整個系統(tǒng)由集成在發(fā)動機(jī)前端輪系上的BSG電機(jī)、DC/DC,48V鋰電池模塊及管理系統(tǒng)、能量回收系統(tǒng)、混動模塊控制系統(tǒng)等組成。
為什么非要是48V?
當(dāng)然,在此期間還出現(xiàn)過36/42V等系統(tǒng),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,低于60V電壓的設(shè)備都不需要采取額外的安全防護(hù)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(hù)、電磁兼容性、車載電氣系統(tǒng)的穩(wěn)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,那么在此基礎(chǔ)上,平臺電壓越低,電芯串聯(lián)數(shù)量越小,PACK成本更低,而48V已經(jīng)能夠驅(qū)動電機(jī)。
所以綜合安全性和成本兩方面考慮,最終選擇了48V。
48V輕混系統(tǒng)有哪些優(yōu)勢?
第一個優(yōu)勢是48V輕混系統(tǒng)能夠使得車輛有更好的燃油經(jīng)濟(jì)性。
得益于48V輕混系統(tǒng)能使車輛實現(xiàn)滑行起停、回收制動能量,當(dāng)駕駛員松開油門和制動踏板使車輛處于滑行過程中時,控制系統(tǒng)會斷開傳動鏈、切斷發(fā)動機(jī)工作,從而達(dá)到節(jié)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(jié)合傳動鏈,并通過BSG快速啟動發(fā)動機(jī)且實現(xiàn)與變速箱的轉(zhuǎn)速同步,滿足駕駛員加速需求。
另外一種工況,則是當(dāng)車輛處于剎車或滑行過程中,可實現(xiàn)能量回收和制動能量回收。從而轉(zhuǎn)換成電能儲存在鋰離子電池中,用于車載用電系統(tǒng)。
由于采用了48V電器架構(gòu),以往需要皮帶或者齒輪驅(qū)動的發(fā)動機(jī)附件比如:水泵、機(jī)油泵、空調(diào)壓縮機(jī)等,都可以采用電機(jī)來直接驅(qū)動,在很大程度上減小了發(fā)動機(jī)的負(fù)擔(dān),讓發(fā)動機(jī)輸出的機(jī)械能能夠全部用于車輛的加速,從而達(dá)到省油環(huán)保的目的。
除了可以無縫啟動發(fā)動機(jī)和回收制動能量以外,第二個優(yōu)勢就是能獲得更加順暢的駕駛體驗。
在發(fā)動機(jī)加速過程中BSG電機(jī)能提供一定的輔助加速能力,也就是可以讓燃油發(fā)動機(jī)加速更快,特別是在低速起步時,由于電機(jī)效率比內(nèi)燃機(jī)更高,所以可以輔助為發(fā)動機(jī)在低速時的起步加速提供額外的扭矩。
在奔馳、路虎等一些48V電器架構(gòu)中,甚至可以用電機(jī)來完成“電子增壓”,即由48V系統(tǒng)的電動機(jī)驅(qū)動壓縮機(jī)提供增壓壓力,或是直接驅(qū)動渦輪增壓器,用于改善發(fā)動機(jī)低轉(zhuǎn)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(fā)動機(jī)的瞬時相應(yīng)。
48V輕混系統(tǒng)還有很大的進(jìn)步空間
誠然,48V輕混系統(tǒng)確實能夠帶來一定的節(jié)油效果,面對第四階段的油耗目標(biāo)值還能夠應(yīng)對,但面對第五階段油耗目標(biāo)值還是存在較大差距。
車企必須在應(yīng)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(xiàn)較大的動力總成,發(fā)動機(jī)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(tǒng)可提升的空間還是非常大的。目前市面上絕大多數(shù)的48V輕混系統(tǒng)都是采用P0構(gòu)型,即用48V電機(jī)取代原發(fā)電機(jī)位置且通過皮帶與發(fā)動機(jī)集成。
因此可在傳統(tǒng)12V車上快速布置,且具有成本低、效果顯著的特點。
但是P0構(gòu)型不能滿足純電行駛的要求,這就大大的限制了對整車/發(fā)動機(jī)節(jié)能潛力的挖掘。
針對此,目前還有多種構(gòu)型,即P1、P2、P2.5、P3、P4。
P1:電機(jī)位于發(fā)動機(jī)曲軸部位,又稱ISG。
P2:電機(jī)位于離合器和變速器輸入軸之間。
P2.5:電機(jī)與變速箱集成,可耦合在輸入軸、中間軸。
P3:電機(jī)位于變速器輸出端,或變速器輸出軸連接。
P4:電機(jī)位于后橋,另一個軸,比如對于發(fā)動機(jī)在前軸的車輛,電機(jī)位于后軸。
簡單來說,P2、P2.5、P3、P4的構(gòu)型,已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)車輛進(jìn)行純電行駛,同時電機(jī)能提供額外較大的扭矩,起到輔助動力作用。
因此在節(jié)油效果上也會比目前大范圍應(yīng)用的P0構(gòu)型好很多,但受限于技術(shù)難點和成本核算,目前還沒有大范圍量產(chǎn),所以說48V輕混系統(tǒng)還有很大的進(jìn)步空間。
最后,而對于一般消費(fèi)者而言,選擇48V輕混這一折中技術(shù)路線車型,既能兼顧節(jié)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。
對于車企而言,選擇48V輕混系統(tǒng)以達(dá)到節(jié)能減排的效果,其成本是要遠(yuǎn)低于PHEV、BEV等系統(tǒng)的。在低成本的情況下,實現(xiàn)大幅度地節(jié)能,降低排放以滿足嚴(yán)苛的政策,這是48V最大的優(yōu)勢。
因此,48V輕混系統(tǒng)我認(rèn)為會擁有非常好的發(fā)展前景,正如上面也提到了,48V輕混系統(tǒng)還有很大的進(jìn)步空間。
隨著電池技術(shù)的發(fā)展和動力系統(tǒng)的優(yōu)化,未來的48V輕混系統(tǒng)發(fā)展到能夠?qū)崿F(xiàn)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(tǒng)、成為高端車型提升駕駛質(zhì)感的重要手段。