乾貨丨48伏電氣系統,內燃機的最後一根救命稻草?

干货丨48伏电气系统,内燃机的最后一根救命稻草?

日益嚴苛的排放法規促使48伏電氣系統成為目前看來一種行之有效的解決方案。

我們知道,目前絕大多數量產車都採用12伏電氣系統,調高車載電氣系統的電壓這在汽車發展歷史上並不是第一次。1918年,隨著起動機的誕生,汽車首次引入蓄電池,那時候車載蓄電池的電壓為6伏,並且正極接地。隨著汽車技術的發展,上世紀五十年代,6伏蓄電池被升級到今天的12伏。截止到今天,12伏電壓統治車載電氣系統已經60多年。

干货丨48伏电气系统,内燃机的最后一根救命稻草?

為什麼提高電氣系統電壓?

其實每一次車載電氣系統電壓的升級都伴隨著汽車技術的飛速發展,技術的飛速發展大多伴隨著用電設備的增加,這對於電氣系統的功率輸出提出了更高的要求。我們知道,功率=電壓×電流,當電壓恆定的情況下,想要負載更多的電氣設備就只能提高輸出電流,然而,這是不現實的。

12伏電氣系統在引入啟停裝置之後就基本已經達到了功率輸出的極限,如果在此基礎上再引入輕混系統,功率需求就需要10千瓦到15千瓦,此時的電流輸出就要高達1000安。此時的電阻熱損耗是無法接受的,對導線截面積的要求都將更高。

48伏的優勢?

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首先,48伏電氣系統能夠進一步優化發動機啟停功能,電壓升高獲得更大的功率,起動機能夠更加輕鬆地將發動機轉速迅速提升到較高轉速,這可以完全避免12伏電氣系統因轉速較低帶來的不平順,這也為滑行狀態完全停止發動機創造了條件。

其次,由於發電機與起動機合二為一,能夠非常方便的實現制動能量回收,還可以在低速或需要急加速時為發動機補充額外動力。電子增壓器也是48伏電氣系統的另一個技術亮點,通過電子增壓器與傳統渦輪增壓器的並聯使用,可以完全消除低轉速時渦輪遲滯的現象。在此基礎上,還有條件讓傳統渦輪的尺寸進一步增大,壓榨出更多的動力。

“第一個吃螃蟹”的奔馳

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在經歷了中期改款之後,奔馳S級成為首款搭載48伏電氣系統的量產車型,但僅限於中期改款後的S500車型。

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採用全新設計的M256直列六缸渦輪增壓發動機是奔馳能夠將48伏電氣系統完美地運用在量產車上的基礎。

為什麼這麼說呢?這套系統由一個一體式的發電機/啟動機、一個容量為1千瓦時的48伏鋰離子電池以及交/直流轉換器組成,其最大亮點是取消了發動機皮帶設計,一體式的發電機/電動機位於變速箱與發動機之間,而空調壓縮機、水泵均由48伏的電力驅動。除此之外,eBooster電動渦輪的運用也是亮點之一,採用無刷電機設計,能夠在0.3秒內達到70000轉/分的高轉速。如果不是基於全新設計,發動機將很難與48伏電氣系統匹配。

干货丨48伏电气系统,内燃机的最后一根救命稻草?

奔馳為什麼不將48伏電氣系統在奔馳S級上全面推廣?一方面是成本考量,另一方面,將48伏電氣系統運用在全系車型上是奔馳下一步的計劃,先期將這臺高度電氣化的M256發動機推向市場除了可以試探市場,還能夠樹立自身技術的領先地位。

緊隨其後的奧迪

干货丨48伏电气系统,内燃机的最后一根救命稻草?

幾乎與奔馳前後腳,全新一代奧迪A8L在進入國內之後也搭載了48伏電氣系統,相比奔馳僅有一款車型採用48伏電氣系統,A8L則是全系標配。從這方面來看,奧迪所採用的48伏電氣系統更具親和力。

干货丨48伏电气系统,内燃机的最后一根救命稻草?

奧迪的48伏電氣系統採用皮帶式交流發電機,像水泵、空調壓縮機等依舊通過皮帶獲得動力。當然,這並不影響A8L在時速55-160公里/小時的情況下鬆開油門,離合器斷開發動機與變速箱的連接。此時的A8L處於滑行狀態,更小的阻力讓車輛能夠滑行更遠,從而節省燃油。當再次踩下油門時,採用48伏電力驅動的啟動機又會迅速將發動機轉速提升到合適轉速,發動機與變速箱重新結合,整個過程非常平順。相比之下,奔馳發動機的電氣化程度更高,當然成本也更高。

中國品牌第一車吉利博瑞GE

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作為中國品牌裡“第一個吃螃蟹的人”,吉利為博瑞GE MHEV在1.5升渦輪增壓發動機的基礎上增加了一個基於48伏電氣系統的iBSG電機,該電機最大功率16馬力,最大扭矩50牛·米。這可以為發動機提供一定程度的動力輔助,儘管車輛並不能夠純電行駛,但可以讓車輛在起步階段獲得更好的動力輸出以及響應速度,主要為了提升發動機在高負荷狀況下的燃油經濟性。

干货丨48伏电气系统,内燃机的最后一根救命稻草?

與奔馳與奧迪的48伏電氣系統類似,在高速行駛時,鬆開油門踏板,博瑞GE MHEV的發動機就會停止工作,並進入滑行狀態。當再次踩下油門踏板,發動機便會被iBSG電機到合適轉速並再次啟動。

寫在最後:

純電動汽車終將取代內燃機動力的傳統汽車,這是大勢所趨。然而,處於過渡階段的傳統汽車依然需要竭盡所能地降低油耗並減少排放。48伏電氣系統的引入的確能夠在過渡階段讓傳統汽車符合日益嚴苛的排放法規,同時隨著車載用電設備的增加,包括自動駕駛系統的引入都對車輛的電氣系統提出了更高要求。未來的傳統汽車全面採用48伏電氣系統只是時間的問題。

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