提升电压降油耗?评48V电源和微混系统

来源:互联网新闻 时间:2020-04-28 13:10

汽车电器系统越来越复杂使得现在汽车上的电源系统开始有点不堪重负了。在轿车上已经沿用了超过60年的12V电源系统亟待升级以满足用电器的需求。虽然现在的混合动力汽车和纯电动汽车上的高压(超过100V)动力电池能够满足日益增长的车载用电器对电源功率的要求,但其制造成本还是偏高。近年来,欧洲厂商开始大力推广48V电源系统,这种更高压的电源系统除了满足用电器需求外,也为微混系统汽车诞生提供了一个合适的平台。汽车上的48V电源系统将为我们带来什么呢?下面我们一起来看看。

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● 12V电压何时启用?

在20世纪50年代中期,汽车使用的6V电源系统开始向12V电源系统过渡。过渡的一个重要原因是高压缩比发动机需要更高的电压来驱动启动电机以启动发动机。对于当时的轿车来说,6V电源系统尚能满足需求,所以继续沿用了很长的时间。

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在60年代中期的大众甲壳虫和70年代的雪铁龙2CV都还采用6V的电源系统。随着12V蓄电池制造成本的下降以及车载用电器(如座椅加热、音响系统等)的增加,12V电源逐渐被装配到普通轿车之上。(注:由于柴油发动机压缩比要高于汽油发动机,为保证启动电机有足够的力矩和转速启动发动机,其电源系统通常是24V。本文讨论的12V电源系统指的是目前搭载汽油发动机的汽车普遍采用的系统。)

● 为什么把电源系统升级到48V?

与上一次车载电源系统电压升级有所不同,此次把车载电源系统电压升级到48V有多重意义。首先,随着汽车上用电器的不断增加,其能耗越来越大,目前的12V系统的输出功率在该现状面前已显得“力不从心”。

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上面的问题在未来搭载48V电源系统的车型上能够得到改善,容量和输出功率更大48V锂离子电池能够使发动机停止时间更长及让发动机启动速度更快,提升用户体验。

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微混系统汽车(英文为“Mild HybridElectric Vehicle”,简称为“MHEV”)的发展需要电压更高的车载电源系统来实现更高效的启停、动力辅助以及能量回收功能。关于微混系统汽车下文还有更详细介绍。

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再次,在车载用电器总功率不变的情况下,提升电源系统电压可以降低通过电线的电流,这样使得采用更细的电线成为可能。更细的电线意味着线束体积将减少,为进一步降低整车质量,提升燃油经济性作出贡献。

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把车载电源系统升级为48V能够在增加有限成本的情况下,显著降低车辆的排放,让新车可满足欧盟2020年的排放标准,使该技术路线受到业内各厂商的关注。

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现在已经批量推向市场的混合动力汽车,其上的电源系统大都超过100V,也未曾听说因正常使用这些车型而触电的案例。可见,48V电源系统通过采用合理的防护措施是可以保障使用者安全的。而且48V电压远低于100V,其上的安全防护措施制造成本也会更低,有利于降低搭载这项技术车型的价格。

● 在夹缝中生存的微混系统汽车

微混系统汽车主要是为了填补搭载启停系统的传统内燃机汽车与混合动力汽车之间的狭小市场空白,其制造成本稍高于搭载启停系统的传统内燃机汽车,远低于混合动力汽车。

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48V电源系统是微混系统汽车的基础。微混系统汽车搭载了48V助力回收电机、电力转换单元以及动力电池。在一些应用中还会保留12V电源系统来沿用12V用电器。48V系统与12V系统之间采用直流电压转换器进行电压转换,实现了用48V电源系统为12V电器设备供电。用户可以继续使用12V的设备,如点烟器、手机充电器等。

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保留12V电源系统主要是出于成本上的考量。目前零部件供应商提供的大部分车载用电器都是基于12V电源系统设计的,要全面升级为48V电源系统必然涉及到大量重新设计和匹配工作,成本偏高。其次,对于乘员舱内乘客经常接触的用电器,采用电压更低的12V系统会比48V系统更安全,也无需对现有防护措施进行升级避免系统漏电或人员触电等风险。

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前面介绍了微混系统汽车的大体结构和成本效益比优势。那么究竟在实际使用上,微混系统汽车与带启停功能的传统内燃机汽车会有怎样的区别呢?下面我们一起来了解下。

● 微混系统汽车与带启停功能的传统内燃机汽车有啥区别?

全球最大的汽车零部件生产商博世已经实现48V助力回收电机(博世称这种电机为“Boost Recuperation Motor”,缩写为“BRM”)的量产,该48V助力回收电机的最大功率为9.7千瓦,峰值扭矩达56牛·米,发电功率为11.5千瓦。

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电爬行简单来说指的是纯电动低速行驶。在城市拥堵路况下,关闭发动机,仅使用48V助力回收电机驱动车辆缓慢行驶,可以进一步降低车辆的排放。过去的12V启停系统之所以无法实现电爬行功能,主要是由于电源输出功率以及电机功率限制。

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可见,微混系统汽车相比现在市面上常见的带启停系统的传统内燃机汽车增加了较多的功能(如滑行启停、电机助力、电爬行等),优化动力输出性能的同时也较大地提升了车辆的燃油经济性。

● 不同地区对微混系统汽车的态度

微混系统汽车作为传统内燃机汽车和混合动力汽车之间的过渡,表现出较佳的性价比。那么,不同地区对这种技术又有怎样的看法呢?

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  欧洲方面,作为48V电源系统和微混系统的倡导者,该技术预计会在中大型豪华车上扩大使用。对于未拥有并联式混合动力技术(发动机、电动机同时驱动车辆)的厂商将在小型车领域扩大微混系统的应用。

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中国方面,预计48V微混系统的应用范围有限,具体情况还要看中央政府的政策动向。在中国市场,纯电动车和混合动力车还将是未来重点发展方向,48V微混系统难以获得政府的大力支持。48V微混系统应用范围的扩大只能随着降低制造成本,作为现有车型的升级配置进入市场。

● 中国品牌研发的48V电源系统

事实上,比亚迪早在两年多前的2013广州车展上就展出过一种叫“绿混”的技术。绿混技术现在看来更像是比亚迪根据当时汽车电源系统的前瞻趋势而开发出来的一套48V电源系统解决方案。

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比亚迪在微混系统领域比其他中国品牌厂商拥有更多的技术储备。比亚迪在微混系统汽车领域拥有更多的自主知识产权有利于降低其新车量产成本,增强了其产品的市场竞争力。

全文总结:

48V电源系统能够增大车载电源系统的负载能力,为微混系统汽车提供了一个可靠的电源供给平台,对优化车辆的动力性能以及提升车辆的燃油经济性有较大的帮助。此外,一些动力系统和底盘配置在48V电源系统的驱动下也提升了整车动力及操控表现。

微混系统汽车的节油效果能够达到混合动力汽车的70%左右,而其制造成本只比搭载12V启停系统的传统内燃机汽车稍高,远低于混合动力汽车。这也是微混系统汽车在成本效益比上的一大优势。

排放法规逐步升级一直倒逼着汽车厂商进行技术革新,以满足排放指标并继续获得政府相关节能补贴。对于中国市场而言,随着组成微混系统零部件价格的进一步走低,微混系统或许会作为启停系统的升级配置,出现在未来几年推出的一些新车型之上。

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