越來越多的新車上都搭載了48V輕混系統,尤其是在豪車身上,輕混系統有啥益處?

汽車新方向


48V輕混其實是針對360V強混來說的,新車型/豪車搭載輕混系統主要目的就是為了節能減排,應對日益苛刻的燃油消耗限值。

《乘用車燃料消耗量限值》和《乘用車燃料消耗量評價方法 及指標》。這兩項國家強制性標準要求,從2016年開始,直至2020年,所有企業生產的乘用車平均油耗必須降至5.0升/100公里。

而在內燃機技術高度發展的今天,熱效率提升非常困難,從內燃機身上要油耗是很困難的,油耗能降低2-4%都可以說是非常大的進步。因此部分車企會發展三缸機、48V輕混系統等。而48V輕混系統降低油耗是立竿見影的,理論上油耗可以降低10%-20。但實際使用中還受到其他因素的影響,奧迪採用了48V輕混系統後,宣稱百公里油耗降低0.7升。可能家用車對百公里降低0.7L的油耗不敏感,但是對於生產汽車的企業來講則是有利的,可以降低旗下乘用車的平均油耗,這也是各個車企造電動汽車的一個原因之一。


主機廠採用輕混系統可以降低平均油耗,滿足國家強制性標準。對於消費者來講48V輕混的存在只是增加了汽車的複雜性而已,畢竟與強混比起來油耗差異不是那麼明顯。尤其是部分企業,為了降低油耗/排放,採用三缸發動機+48V輕混系統。三缸機阻力小,效率高可以降低油耗、輕混系統也可以降低油耗,關鍵時候還能提升發動機的動力,扭矩可以增加35Nm左右,一定程度上可以彌補三缸機的種種不足。


但是三缸機+輕混所取得成績是不會超過或達到4缸機強混(油電混動)車型的,油耗/排放都不如強混,唯一的好處是輕混成本低。而對於沒有能力開發強混系統的主機廠,用輕混是最好的選擇。沒有技術壁壘,沒有門檻,對成型的汽車改動不大。

什麼是48V輕混?

其實就是一套採用48V電源供電的動力系統。提高電器工作電壓後,同樣的功率下電流可以大幅度降低,或者同樣電流下功率增加。生活中的高壓輸電就是利用了高壓輸電電損低的原理做到的。因此提高供電電壓後可以使用更高功率的電子設備。


那為什麼選擇48V電壓為工作標準呢?高一點不行嗎?

理論上電子設備工作電壓越高,則功率可以做的更大,例如油電混動系統的電機最大功率可以做到135kw,這就對電壓要求很高,因此採用360V供電。但是輕混系統考慮的比較多,首先成本是必須要控制的、其次輕混電機功率小不需要高壓供電,博世輕混電機功率10kw左右。


而從安全角度來講,直流60V以下是安全電壓。48V電池組充電電壓也不會高過60V,而60V以下的線路對線材耐壓絕緣要求不高、成本可以降低。要知道強混系統工作電壓為360V,線路耐壓絕緣都有一定的要求,成本也會高一些。因此48V電壓被大多數輕混方案所選用。

輕混是怎麼節油的?

內燃機燃油消耗量與負載大小有直接關係,能量守恆。因此傳統內燃機在降低油耗上已經傷透了腦筋,努力降低各種元器件的能耗。例如採用可變排量的機油泵、可變排量空調壓縮機、電子水泵等、方向電子助力系統等。但是這些能摳的地方都摳的差不多了,想要進一步降低油耗就要從發動機外部想辦法。加裝電機是一個最好的選擇,與強混系統是一個原理。發動機外部加裝電機,電機工作時發動機就會省力一些,省力自然也就降低了油耗。


但是由於電機功率過小並不能單獨驅動車輛行駛,因此油耗降低幅度小。除了加裝電機降低油耗外,汽車還可以採用電子器件代替機械器件。例如水泵,採用電子水泵能降低發動機負載,採用電子渦輪可以提高發動機響應速度,增壓不受轉速影響。採用電動壓縮機也可以降低發動機負荷,奧迪還採用了電子防側傾系統……總之採用電子設備代替發動機直接傳動的機械設備可以降低發動機負荷,也就降低了油耗。

電子設備可以降低油耗,那麼電是從哪裡來的?

能量守恆,電並不是憑空而來也不是用之不盡的。輕混系統電能來源是BSG電機,這個電機也叫作啟發一體電機。永磁電機是可逆的,也就是說接通電源就變成了電動機。外接能量驅動電機旋轉時電動機就變成了發電機。輕混電能主要來自動能回收,例如剎車減速時,電機會進入發電模式利用電機的阻力來降低車速。10kw的電機發電模式下發電功率可以達到11kw。而平時發動機工作時,會有一定的富餘功率/能量。在普通燃油車上,這部分能量是直接浪費掉的。但是輕混系統富餘功率可以被BSG電機吸收,發電後電能儲存在電池內。


輕混系統電機是如何工作的?

因為電機功率小,10kw左右,起步時是不能夠單獨驅動汽車的。但是起步時可以為發動機提供助力,如同有人幫你推車一樣,你就會省力。行駛中需要動力時,電機也會工作,這就是輕混加速助力模式。當車速提升進入巡航模式時,收油門的時候發動機斷油。車輛處在滑行狀態,所需功率比較小,BSG電機開始工作,驅動發動機運轉使車輛滑行的更遠一些。這就是輕混的扭矩輔助模式。除此之外BSG電機還有車輛舒適性的作用,自啟停的時候啟動機退位,由BSG電機負責啟動車輛。BSG電機功率雖然不高,但是要比啟動機功率高上幾倍,發動機轉速可以拉的更高,因此車輛啟動時發動機運轉更平穩。但是由於採用皮帶傳動,冷啟動時發動機依然需要啟動機啟動。

BSG電機在哪裡?輕混系統比燃油車多了那些元件?

目前大多數輕混系統都是P0架構,即電機在發動機前端。在原來發電機的位置上,與發動機之間採用皮帶傳動。這樣的架構比較簡單實用,對整車設計改動比較小,佈局更容易。成本只增加4000元左右,可以降低8-12%的油耗,是目前大多數零部件供應商廣泛採用的方案。大陸與舍弗勒正在研發P2架構的輕混系統,而P0+P3的架構也在研發中。。



輕混系統比燃油車多了BSG電機、48V/12V變換器、48V電池等。原車的12V供電系統保持不變,電瓶充電也是由48V/12V變換器完成,把48V降壓到14V為電池充電。而且變換器工作方式是可逆的,既可以降壓為12V供電,12V也可以升壓為48V電器供電。輕混系統對對於沒有強混系統的主機廠來說,是一套高性價比方案、可以快速解決能耗問題,這就是眾多汽車爭相採用的原因。


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說到48V輕混,我們首先想到的就是節能減排,直白地說,就是省油。究其原因,主要在於48V輕混將曾經依靠發動機皮帶帶動的車載電器的電力供給工作攬了過去,如電動水泵、電輔助壓縮機、空調系統內的電製冷壓縮機等,減少了燃油消耗。省油之外,因為電能可以實現瞬間的全功率輸出、協助發動機更快地反應,這就讓小排量發動機加速時能夠有更好的表現,因此,48V還有另一個優勢就是提升動力質感。這方面最經典的案例就是奔馳C260L。

眾所周知,奔馳C260L的動力是從2.0T改款到1.5T的,這種“自毀招牌”式的表象背後強大的自信就在於48V輕混的加入——改款後的1.5T奔馳C260L最大功率(kW/rpm) 為184/6100,峰值扭矩(Nm/rpm) 為280/3000-4000,相比C2002.0T版本最大功率(kW/rpm)184/5500、峰值扭矩(Nm/rpm)300/1200-4000,在動力表現上並無很大的差別,反而因為48V的電機存在,排量更小的C260L有著更平順的動力質感。

因為48V體積很小,系統總共僅僅包括了48V電池、48V起動電機/發電機、一套48V/12V(DC/DC)的電壓逆變器,以及相應的控制模塊,對於研發和安裝匹配而言,也沒有很高的成本,因此,在節能減排的壓力下,它迅速地流行了起來。奔馳C260L之外,近期上市的全新路虎攬勝極光、奧迪新Q7等都豪華車都將48V輕混納入系統。

作為各大汽車品牌時刻緊盯的一塊巨大“蛋糕”,中國的的汽車市場一直是兵家必爭之地。眼看合資品牌的48V輕混技術風生水起,自主品牌豈能無動於衷?當然不能!

早在48V剛有了動靜時,自主老大哥也就投入到48V的技術研發隊伍中——基於吉利獨有的中國工況大數據,吉利用48V歐洲混動技術為中國用戶量身打造出適合中國消費者的輕混動系統——智擎MHEV。截止至目前,MHEV技術已經累積了758萬公里等效道路驗證數據,5萬小時等效測試時長,積累了超過65項系統驗證數據、800多項DV實驗數據、200多種數據分析方法,搭載歐洲混動技術的車型已覆蓋吉利旗下轎車、SUV、MPV三大產品線。已上市的車型中,博瑞GE、嘉際、星越、繽越、帝豪GL均有48V輕混版,搭載率達到30%以上,其中,號稱"國產MPV標杆"的吉利嘉際的動力系統為1.5TD+48V輕混,最大功率有140千瓦,最大扭矩可以達到300牛米,賬面數據遠超同級1.5T發動機的水準,達到了主流的2.0T動力水平,也是足夠強悍了。

吉利的另一“虎將”——博瑞GE MHEV在傳統內燃機基礎上,使用48V電機取代了原有發動機的發電機,並通過DC/DC轉換器和蓄電池實現電力的存儲與釋放,達到降低燃油消耗的目的,能節省15%的油耗,作為一款豪華取向的中型車,博瑞GE MHEV綜合油耗僅為5.8L/100km,在全世界都處於領先水平。除了省油,博瑞GE MHEV輕混系統的電機能帶來16匹馬力和50牛米的額外扭矩,在它的輔助下博瑞GE MHEV的最大馬力達到190Ps、峰值扭矩達到300Nm,比市場上主流的2.0T動力更強。隨著競爭的真正展開,吉利能夠扛起自主品牌的大旗,與合資品牌在48V技術線上一較高下?我們一起拭目以待!


汽車方向標


我感覺輕混的好處就是在省油方面,大多數車型車內的電子器件都由12V電池供電,提升至48V後為車輛運轉。

首先,48V輕混可以減輕發動機分擔,幫助車輛實現功能電氣化,不少車型由發動機驅動諸如空調壓縮機等均可改由電力來驅動。懂車的人都知道,在堵車的時候油耗都會高,那是因為頻繁起步停車的原因,而輕混車型省油就是因為它在起步時用電動力進行起步,所以降低了油耗。

我的吉利嘉際就是48V輕混的,平時都是行駛在上下班擁堵的路況,作為七座的MPV百公里6.0L的油耗表現,我想如果不是有48V輕混的作用,絕對不會有這種油耗表現的!


慢慢堵


如今越來越多的車型開始應用48V輕混系統,那麼這個輕混系統到底有什麼好處呢?我們今天就來聊聊這個問題。

48V輕混到底是什麼

從1912年開始,汽車上就已經裝備了蓄電池,一開始的時候汽車蓄電池的電壓只有6V,而從上世紀50年代開始,這個電壓也提升到了12V,並且這個電壓一直沿用到了今天。

然而,隨著車載電器的越來越多,12V電池也越來越力不從心,為了應對這個變化,研發人員在幾十年當中也做過很多研究,曾經一度研究過36V、42V電壓系統方案,但是受限於當時的技術以及成本,這些最終都沒有進行商業應用。

然而時間到了21世紀,隨著車載用電設備的越來越多,同時對於節能減排的要求的不斷提升,高電壓系統終於呼之而出,在2011年,德國五大汽車品牌奧迪、寶馬、奔馳、保時捷及大眾聯合發佈了48V系統,並在隨後頒佈了48V系統的規範LV148,從此以後48V系統正式走上了歷史舞臺。

具體到技術上,48V輕混系統由電機、動力電池組(鋰電池為主)以及電壓控制器(DC-DC轉換器)這三大件組成。從硬件組成上看,從普通燃油車到48V輕混的升級結構並不複雜,但是需要注意的一點是48V輕混系統並非直接用48V系統替代原先的12V系統,而是在原有的燃油車型中加入48V輕混系統,即同時搭載了48V鋰離子電池和12V傳動啟動電池。其中,原先的12V系統處理常規的點火、照明、娛樂系統等,而48V系統則被用來為空調系統供電以及負責制動能量回收等。所以和12V系統相比,48V輕混車型在啟停時的感受更好,發動機啟動時車內人員幾乎感覺不到。

48V輕混系統有什麼優勢

除了剛剛我們說的在啟停時更好的駕駛感受之外,48V系統還可以在啟動以及急加速時為整車的動力系統提供額外的動力輔助,而這個動力輔助也將會幫助車輛提升加速時的平順性以及瞬時動力響應。

除此之外,48V輕混系統還可以幫助車輛在燃油經濟性方面有更大的提升,相比傳統的12V啟停系統,48V輕混投入成本雖然高了一倍,但節油水平提升三倍多,而相比插電混動系統,48V輕混成本只有對方的四分之一,但燃油經濟性卻是對方的二分之一,因此對於車企來說,48V輕混系統也是最具性價比的節能方案。

所以總結下來的話,採用了48V輕混的車型相比傳統燃油車型就是有一下幾點優勢,第一,在啟停時震動更輕微,第二,加速性能更好更平順,第三,燃油經濟性更好。


以上


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