一文了解48V汽車(chē)系統

迫于越來(lái)越重的環(huán)境壓力，新能源汽車(chē)在國家政策的大力支持下迅速進(jìn)入消費者視野，而隨著(zhù)補貼的逐年退坡，“雙積分”政策的加速推廣，2020年平均油耗限值5升/百公里的硬指標，節能減排成為每個(gè)車(chē)企懸在頭上的利劍。此時(shí)一個(gè)非常熱門(mén)的詞匯——48V系統火了小編的朋友圈，都快到了不提48V都不算圈內人的地步，究竟什么是48V呢?

48V系統概念

48V系統是指系統電壓為48V，用能量小于一度電的功率型替代傳統的鉛酸電池，用BSG電機替代傳統的啟動(dòng)電機和發(fā)電機，除了自動(dòng)啟停功能之外，還能夠在必要的時(shí)候，為車(chē)輛提供輔助動(dòng)力。

一般來(lái)說(shuō)，48V系統由三大件組成：電機、鋰離子電池組以及DC-DC轉換器。48V系統一般與內燃機并聯(lián)。相較于高壓混合動(dòng)力系統，48V微混系統能夠以三分之一的成本提供了全混合動(dòng)力的三分之二的好處，讓燃油經(jīng)濟性提高了15%至20%。

48V還可以用于驅動(dòng)電動(dòng)增壓器(e-ger)。電動(dòng)增壓器取代傳統的等待廢氣讓渦輪達到最高速度，會(huì )讓加速過(guò)程更加迅速，同時(shí)滯后感也會(huì )并不那么顯著(zhù)。

48V系統起源

1918年汽車(chē)首次引入了蓄電池，隨著(zhù)起動(dòng)機的誕生，1920年蓄電池獲得了廣泛應用，當時(shí)蓄電池的電壓等級是6V，并且正極接地。由于內燃機排量的增加以及高壓縮比內燃機的出現，6V蓄電池已經(jīng)不能滿(mǎn)足功率需求，1950年電壓等級開(kāi)始向12V進(jìn)化，一直到現在，12V電壓系統已經(jīng)統治了60多年。

1988年，SAE(Society of Automotive Engineers)提議把標準電壓提高至42V。由于當時(shí)的技術(shù)水平，以及電氣零部件替換的高昂費用，汽車(chē)企業(yè)并沒(méi)有積極推進(jìn)實(shí)施，最終夭折，至今汽車(chē)依然是12V系統。

而目前面對5升/百公里的油耗限值12V怠速啟停等技術(shù)的節油潛力已經(jīng)達到瓶頸了，怠速啟停和制動(dòng)回收都是有效的節能技術(shù)手段，但是在12V系統中，由于電壓較低，得不到很好的發(fā)揮，增加技術(shù)成本的同時(shí)節能效果有限。

2011年，Audi, BMW, Daimler, Porsche, Volkswagen聯(lián)合推出48V系統，以滿(mǎn)足日益增長(cháng)的車(chē)載負載需求，更重要的是為了滿(mǎn)足2020年嚴格的排放法規。并在隨后發(fā)布了48V系統規范LV148。

48V輕混系統優(yōu)缺點(diǎn)

純電動(dòng)化是汽車(chē)的終極目標，但是由于續航問(wèn)題，充電問(wèn)題，以及成本問(wèn)題，無(wú)法在短期內大量普及。而60V是安全電壓，也就是說(shuō)只要低于60V的電壓不需要采取額外的安全防護措施，48V電池的充電電壓最高56V，已經(jīng)很接近60V，即48V電池電壓是安全電壓下的最高電壓等級了。

48V輕混系統相比高壓混動(dòng)系統而言，成本更低，卻可以達到高壓混動(dòng)系統(電池電壓>100V)大部分節能效果，按照德?tīng)柛５臏y算，48V輕混系統是高壓輕混系統成本的30%，能達到高壓輕混系統70%的節能效果。

優(yōu)點(diǎn)：

1.降低CO?排放，提升燃油率，適應國家政策。

2. 低于60V安全電壓，不需要采取額外的電壓防護，相對高壓混動(dòng)系統，成本更低;

3. 48V Belt Starter Generator (BSG) 容易替代原有的12V Belt Starter Generator，無(wú)需大幅更改設計即可配套。且與高壓系統相比，降低匹配難度，同時(shí)也降低了成本和重量

4. 可以將傳統發(fā)動(dòng)機上的高負載附件電動(dòng)化，比如空調壓縮機、冷卻水泵、真空泵等，降低發(fā)動(dòng)機的負載，即使在發(fā)動(dòng)機關(guān)閉的情況下，這些設備也能工作;可以支持更大功率的車(chē)載設備。

5. 將車(chē)載電器工作電壓提升到48V，可以進(jìn)一步降低損耗，同時(shí)可以降低線(xiàn)束外徑;BSG/ISG點(diǎn)火時(shí)間更短，更低噪音和更小震動(dòng)。

缺點(diǎn)：

1. 電壓的升高，電磁兼容要求會(huì )更高;

2. 48V電壓下會(huì )存在電弧，是風(fēng)險隱患，需要處理;

3. 原來(lái)的12V車(chē)載設備遷移到48V需要重新開(kāi)發(fā)以及測試，代價(jià)巨大并且周期長(cháng);

4. 比12V start-stop系統成本高，節能效果不如高壓混動(dòng)系統。

48V輕混系統工作模式

自動(dòng)啟停(START/STOP)：等紅綠燈，車(chē)輛靜止狀態(tài)下，發(fā)動(dòng)機處于關(guān)閉狀態(tài)，48V大容量電池利用存儲的能量維持車(chē)載電氣的正常運行，發(fā)動(dòng)機可以隨時(shí)快速啟動(dòng)。

能量回收(RECUPERATION)：能量回收可以將動(dòng)能轉化為電能，并存儲到電池中。僅能量回收功能就可以降低大約7%的油耗。

動(dòng)力輔助(BOOST)：混動(dòng)系統可以減小發(fā)動(dòng)機的排量，在提速階段，電機的輔助動(dòng)力能彌補發(fā)動(dòng)機動(dòng)力的不足，實(shí)現不損失動(dòng)力的情況下降低排放。

航行(SAILING/ACTIVE ENGINE-OFF COASTING)：在車(chē)輛恒速運行，并且電池電量充足的情況下，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機噴油系統，依靠電機來(lái)維持車(chē)輛運行。電機提供的動(dòng)力用來(lái)抵消行駛阻力以及發(fā)動(dòng)機的拖拽阻力。位于P2位置的BSG/ISG在高速巡航階段，電能充足的情況下，可以徹底分離且關(guān)閉發(fā)動(dòng)機，僅靠電機保持車(chē)輛巡航。當再次踩下油門(mén)踏板，發(fā)動(dòng)機會(huì )迅速啟動(dòng)，平滑切入到當前車(chē)速。

滑行(COASTING)：在松開(kāi)油門(mén)，車(chē)輛處于滑行階段，離合器分離發(fā)動(dòng)機和傳動(dòng)系統的機械連接，徹底關(guān)閉發(fā)動(dòng)機，實(shí)現更長(cháng)的行駛距離。相當于傳統車(chē)輛空檔滑行，只不過(guò)傳統車(chē)輛在切換到空檔滑行之后，發(fā)動(dòng)機轉速在降到怠速時(shí)依然需要噴油來(lái)維持發(fā)動(dòng)機的運行。

相較于純電動(dòng)與混合動(dòng)力的解決方案，48V微混系統對動(dòng)力驅動(dòng)系統的改動(dòng)不大，能夠很快地進(jìn)行部署，屬于相對低成本快部署的方案。這也現在火爆的原因之一。對于國內車(chē)企而言，盡管在政策的驅動(dòng)下，會(huì )轉向與混合動(dòng)力的開(kāi)發(fā)。但相比于200-600V的強混，尤其是目前雷凌和卡羅拉的強混現在只賣(mài)13、4萬(wàn)，如果成本繼續壓縮，那么48V的市場(chǎng)有多大就很難說(shuō)。尤其從開(kāi)發(fā)到應用到最后的量產(chǎn)推出市場(chǎng)，是要等到新能源車(chē)占據到一定比例了，才能夠起到作用。而要新能源車(chē)占據一定比例，這個(gè)就是全產(chǎn)業(yè)鏈的事情，不僅僅是車(chē)企本身技術(shù)的開(kāi)發(fā)，基礎設施的建設、關(guān)鍵部件的產(chǎn)能都得跟上。