2020年油耗降到5L!汽车大厂都瞄准这省油技术

文章来源:易车 点击数:41 发布时间:2018-01-03
大家应该都听说过”48V系统”这个名词,目前汽车使用的12V电气系统已经使用超过60年,曾经在1988年SAE建议将电压调整到42V,但是由于当时的技术水平,研发成本等原因,汽车企业并没有积极推进,至今依然是12V电压。48V系统又分为48V电气系统和48V轻混系统。
2020年油耗降到5L!汽车大厂都瞄准这省油技术

大家应该都听说过”48V系统”这个名词,目前汽车使用的12V电气系统已经使用超过60年,曾经在1988年SAE建议将电压调整到42V,但是由于当时的技术水平,研发成本等原因,汽车企业并没有积极推进,至今依然是12V电压。48V系统又分为48V电气系统和48V轻混系统。

目前大多数汽车都会搭载启停系统来降低油耗,但是启停系统所需的功率相对大,因为P=U*I,在12V电压不变的情况下,想要得到启停系统需要的功率,就必须加大电流,主流的发动机起动机的功率在600W到2000W之间,简单经过数学运算,电流会在50A到167A之间。如此大的电流,对于电路系统的负担很大。

在2011年,奥迪,宝马,戴姆勒,保时捷,大众联合推出48V系统,来满足日益增长的汽车电器负载要求,更重要的是为了满足排放法规。至于为什么选择48V系统?60V是人体安全电压,48V电池的充电电压最高为56V,接近60V,所以48V电池眼压是安全电压下最高电压等级,而且科技总是以指数形式增长,使用相对高压为后来的技术铺垫好平台。

从表看出,想要达到4.0L每百公里油耗,单纯提高内燃机效率的做法显然不现实,汽车混动化,电动化是最好的出路。纯电动化汽车虽然是国际趋势,但是由于成本高和配套设施,续航的问题,短期内无法大量普及,但是48V混动系统相比高压混动系统来说,成本低,达到70%的节能效果。

48V轻混系统可以看成12V启停系统的升级版,增加了48V电压电池,48V12V双向DC/DC,48VBSG((belt-driven starter generator)/ISG((intergrated starter generator),电动增压器,电池管理系统。

根据BSG的设置位置有P0和P2两种设计。

第一种BSG放置发动机前侧,这种结构对于BSG的布置简单,对整车改动小,并且可以替换原车的发电机。但是由于BSG和发动机无法分开,所以在滑行时,发动机的拖拽减少了可回收的能量,NEDC工况下,可以减少13%的CO2排放。

第二种BSG/ISG放在发动机和变速箱之间,在能量回收阶段能断开发动机,降低25%左右的CO2排放,通过离合可以实现纯电驱动,BSG可以进一步升级为ISG,去掉皮带,集成度更高,效率更高。

 

例如奔驰的48V系统由博格华纳提供,由无皮带驱动的ISG一体式发电机/电机、一个容量为1kWh的48V锂离子电池以及交/直流转换器组成,ISG代替了传统的起动机,既可以驱动车辆,又可以回收动能。很多人上车之后,第一时间就把启停系统关闭,难以接受启停系统带来的噪音和震动,而使用ISG之后,启停系统更加平顺,而且噪音更少。

使用48V系统后,传统使用皮带驱动的空调压缩机,油泵,水泵等均可使用电力驱动,减少皮带传动而产生的损耗,既增加了功率输出,又降低了能耗水平,可谓一石二鸟。其次,电压的提升可使车辆用电器的功率增加,例如空调压缩机功率增大,制冷效果加强,座椅加热也比以前更快到达温度,在舒适性方面也是一种提升。当电池电量充足时,ISG会断开发动机连接,并熄灭发动机,大大提升燃油经济性。

另外,48V系统可以搭载大功率的电子涡轮,最高转速科大72000rpm,而定功率为5kw,可以最大程度弥补废气涡轮的迟滞现象,提高低转速区域的响应性。还有一点就是轻量化,48V系统减少个部件的驱动皮带,改用电力驱动,简化设计的同时减少体积和重量,提升燃油经济性。

关于自主品牌的前景,由于自主品牌的研发能力相对薄弱,博世为它们提供整套的解决方案,BRS系统(Boost Recuperation System),并计划2017年量产,自主品牌可以依靠博世来推广48V系统的车型。

大陆(Continental)&舍弗勒(Shaeffler)

大陆和舍弗勒共同研发的GTC II基于P2架构,将BSG设置在发动机和变速箱之间,采用电机独立驱动,在滑行和下坡路段可以关闭发动机,减少发动机的阻力,滑行更远的距离以及节省更多的燃油。

关于电池,48V系统使用锂电池为储存能量的手段,江森自控、日立、SAFT、A123均推出48V系统专用电池。

48V系统对于豪华轿车和运动型车的作用不同,对于豪华轿车48V系统最主要的作用在于保持行驶的顺滑感受为前提再节省一点燃油,而运动型轿车则是使用48V系统用于性能方面,例如在加速时用电机辅助,使得成绩好上那么一点。对于48V系统的用处,不同品牌对此有不同的理解和设定。

总结

除了欧洲车企积极推动48V系统普及以外,福特、通用、现代等车厂都看到了48V系统的未来,表示将会开发48V车型;国内的吉利、一汽、比亚迪、长城也确认要引入48V系统,欧洲车企对48V系统寄予厚望,如果欧洲推行顺利,中国市场应该会紧随其后。48V轻混是成本、技术、符合法规的这种办法,虽然燃油经济性比不上高压混动系统,但是可以给不少厂商过渡的时间向新能源方向转移