自從我們國家政府頒布新的國六排放標(biāo)準(zhǔn)以來，混動車型就如雨后春筍般蓬勃發(fā)展，從48V輕混到插電混動，可謂是充滿了新車市場的每個角落。今天就跟大家一起暢談48V~~
眾所周知，傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車型都是使用的12V電池，而48V輕混系統(tǒng)用的則是48V的電池。48V輕混與其它的混動方式的目的都是一樣，為了更好地省油。
在傳統(tǒng)的汽車中，牽引動力系統(tǒng)必須能夠在非常寬泛的功率和速度條件范圍內(nèi)運(yùn)行，這通常以“轉(zhuǎn)矩-速度”范圍來表示。混合動力系統(tǒng)的采用讓系統(tǒng)設(shè)計(jì)者能夠自由地在不同的轉(zhuǎn)矩-速度范圍內(nèi)，以優(yōu)化每項(xiàng)系統(tǒng)性能的方式，對多種動力源進(jìn)行布置。電動力源可提供非常高的轉(zhuǎn)矩，且在加速汽車時非常有用，但它僅在有限的時間段內(nèi)可用。所涉及的具體時間取決于電池大小和電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出。借助這種可產(chǎn)生動力源的高轉(zhuǎn)矩，ICE尺寸得以顯著縮小。這使其燃油能效也大大提升。然而，添加電動力源當(dāng)然并非簡單的工程問題，需要一種有關(guān)許多汽車系統(tǒng)設(shè)計(jì)考量的方法。
48V構(gòu)架
48V架構(gòu)的選擇寬泛，且在不斷增加。最基本的系統(tǒng)包括一塊電池、一個起動發(fā)電機(jī)、一個48V至12V轉(zhuǎn)換器，且通常至少有一個48V負(fù)載。由于48V汽車仍然保留12V電池和多個12V負(fù)載，因此目前這些系統(tǒng)可能會以雙電壓系統(tǒng)的形式存在。
典型48V輕度混合系統(tǒng)電氣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
憑借這些雙電壓系統(tǒng)，大量的新配置成為可能。由于48V系統(tǒng)基本上能夠提供更高的功率水平，因此它將支持全新更高功率的外設(shè)，如48V E-Turbo和48V E-Roll穩(wěn)定系統(tǒng)。此外，更高的功率可用性將推動耗電的12V負(fù)載遷移至48V總線，以充分利用更高的能效。
起初，雙電壓系統(tǒng)的12V系統(tǒng)側(cè)將保持原樣，減去12V交流發(fā)電機(jī)。由于沒有12V電源的發(fā)電源，因此需要有一個轉(zhuǎn)換器負(fù)責(zé)將48V產(chǎn)生的電力轉(zhuǎn)移到12V側(cè)。盡管轉(zhuǎn)換器需要高能效，但它仍會對所有12V負(fù)載施加損耗懲罰，因其需要通過轉(zhuǎn)換器獲取電源。在增加的損耗和功率限制之間產(chǎn)生了強(qiáng)大的誘因，能夠?qū)?2V外設(shè)移至48V運(yùn)行。
這些轉(zhuǎn)換器在設(shè)計(jì)上為雙向的，在高需求期間可同時使用兩種電池。雙向轉(zhuǎn)換器能夠?qū)碜匀我浑姵氐碾娫崔D(zhuǎn)換到另一電池，并且可能存在于未來某一段時間內(nèi)。
除冗余之外，保留12V啟動器并沒有技術(shù)上的原因，將其拆移除可能會成為未來的趨勢。如果不再需要它，那么12V電池的尺寸能夠顯著減小，甚至可以完全移除。但這將是一個大膽的舉動，需要非常謹(jǐn)慎地對轉(zhuǎn)換器進(jìn)行設(shè)計(jì)。
對于48V系統(tǒng)側(cè)，起動發(fā)電機(jī)是主要部件。它負(fù)責(zé)汽車所有電力生成、以及汽車起動。它還能在汽車制動期間執(zhí)行再生能量回收。在此模式下，機(jī)器作為發(fā)電機(jī)為動力系統(tǒng)提供負(fù)轉(zhuǎn)矩，減慢車速并恢復(fù)電池電量。起動發(fā)電機(jī)有多種配置和功率級別，每個都有著非常具體的實(shí)施目標(biāo)。
混合動力領(lǐng)域采用了一個簡寫代碼來確定電機(jī)在底盤子系統(tǒng)中的位置。該系統(tǒng)通過使用一組Px指示器來生成標(biāo)簽，指示電機(jī)與動力系統(tǒng)耦合的每個位置。指示器（P0至P4）的數(shù)值在功率插入點(diǎn)穿過車尾時會上升。
Px混合系統(tǒng)術(shù)語和示例功率級別
由于BSG的插入點(diǎn)位于發(fā)動機(jī)的前端附件驅(qū)動（FEAD）處，因此BSG的功率級別是最小的，其中轉(zhuǎn)矩的傳輸必須通過鋼帶連接。由于其通過鋼制齒輪耦合，所以底盤的其余插入點(diǎn)（P2-P4）都具有更高的功率水平。另外，更高功率的機(jī)器具有能夠?yàn)镮CE提供牽引輔助的附加功能。這意味著除了由ICE提供的動力之外，電動力源還也能夠提升汽車的加速度。在某些配置下，可以想象在ICE關(guān)閉的情況下，汽車單靠電動力源即可開動。這取決于電機(jī)可用的牽引輔助量及其在底盤子系統(tǒng)中的位置。
什么是 48V 輕度混合動力系統(tǒng)？
8V 混合動力又被稱作 Mild Hybrid （輕混），雖然沒有明確的規(guī)范劃分，但在世界汽車行業(yè)中，絕大多數(shù)從業(yè)者習(xí)慣把豐田、福特、通用這類混合動力技術(shù)稱為“Strong Hybrid”（也就是我們通常廣義泛指的混合動力技術(shù)，以下簡稱廣義混合動力），像自動啟停這種僅需 12V 電壓就可以帶動的技術(shù)稱為“Micro Hybrid（微混）”。
48V 混合動力的基本原理與豐田福特等車企的廣義混合動力技術(shù)一樣，都是通過電動機(jī)與內(nèi)燃機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，以提供額外的驅(qū)動力，同時兼具動能回收功能。但不同的是，48V 混合動力相比廣義混合動力技術(shù)占地更小，重量更輕，成本更低，同時在部署的難度上也更加容易。而相比 12V 電壓的 Micro Hybrid ，48V混合動力技術(shù)則具有更好的節(jié)油效果和更強(qiáng)的功能性。
針對這個問題，我們得先從一般車輛上的 12V 電壓說起。我們知道，功率=電壓×電流，如果要輸出輕混所需的 10kW~20KW功率，使用 12V 的話則電池的輸出電流需要達(dá)到 1000A，顯然行不通。于是，提高電壓就成了最可行的辦法。最終綜合成本和效果來權(quán)衡，選中了 48V 。
電壓增高，可以帶動更大功率的電器，如電子渦輪、主動懸架系統(tǒng)、電助力轉(zhuǎn)向，當(dāng)然還有電動機(jī)，把普通燃油車變成輕度混合動力車。雖然只是輕混，從節(jié)油效果來看一點(diǎn)也不含糊，平時在燃油車?yán)锍Ｒ姷?12V 自動啟停系統(tǒng)節(jié)油效果為 5%-6% ，而48V輕混系統(tǒng)是它的三倍，達(dá)到 14%-17% ，油電混合動力系統(tǒng)的加油效果通常在 17%-21% 。而在成本上，48V 輕混系統(tǒng)只有油電混合系統(tǒng)的 30% ，價格便宜量又足，形容 48V 為事半功倍都不夸張。
需要注意的是， 48V 輕混系統(tǒng)的電動機(jī)比混動系統(tǒng)的電動機(jī)小，不足以讓汽車在純電狀態(tài)下加速，仍需搭配發(fā)動機(jī)同時使用。
48V 輕混系統(tǒng)的電氣架構(gòu)
48V 輕混系統(tǒng)可以看成是 12V 啟停系統(tǒng)的升級版，增加了 48V 儲能電池、48V/12V 雙向 DCDC 變換器、48V BSG 輕混系統(tǒng)/ISG（汽車發(fā)動發(fā)電一體機(jī)）、電動增壓器（可選配置）、電池管理系統(tǒng)等。
然而針對于 48V 系統(tǒng)并不是完全 48V 化，為了提高系統(tǒng)兼容性，同時降低推廣難度，現(xiàn)在業(yè)界推出的主流方案都是 12V+48V ，比直接上 48V 更容易實(shí)現(xiàn)。即保留了原先的 12V 系統(tǒng)，在 12V 系統(tǒng)上擴(kuò)展了相對應(yīng)的對于負(fù)載大的應(yīng)用 48V 來驅(qū)動。
48V 輕混系統(tǒng)的工作原理
12V 系統(tǒng)升級到相對應(yīng)的48V系統(tǒng)后，除了自動啟停功能之外，還具備了發(fā)動機(jī)停機(jī)滑行、滑行與制動能量回收、加速助力和電巡航功能等，升級方向是朝著優(yōu)化駕駛體驗(yàn)和提高節(jié)能效率去的，附帶的，電壓增大，還可以為車輛內(nèi)部的電子設(shè)備提供更多的功率。
在不同的工作模式下，48V 輕混系統(tǒng)會有不同的表現(xiàn)。
自動啟停：如等紅綠燈時，車輛靜止?fàn)顟B(tài)下，發(fā)動機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)，48V 大容量電池利用存儲的能量維持車載電氣的正常運(yùn)行，發(fā)動機(jī)可以隨時快速啟動。
能量回收：能量回收可以將動能轉(zhuǎn)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 5%-7% 的油耗。
加速輔助：混動系統(tǒng)可以減小發(fā)動機(jī)的排量，在提速階段，電機(jī)的輔助動力能彌補(bǔ)發(fā)動機(jī)動力的不足，實(shí)現(xiàn)不損失動力的情況下降低排放。
巡航：在車輛恒速運(yùn)行，并且電池電量充足的情況下，關(guān)閉發(fā)動機(jī)噴油系統(tǒng)，依靠電機(jī)來維持車輛運(yùn)行。電機(jī)提供的動力用來抵消行駛阻力以及發(fā)動機(jī)的拖拽阻力。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)動機(jī)，僅靠電機(jī)保持車輛巡航。當(dāng)再次踩下油門踏板，發(fā)動機(jī)會迅速啟動，平滑切入到當(dāng)前車速。
滑行：在松開油門，車輛處于滑行階段，離合器分離發(fā)動機(jī)和傳動系統(tǒng)的機(jī)械連接，徹底關(guān)閉發(fā)動機(jī)，實(shí)現(xiàn)更長的行駛距離。相當(dāng)于傳統(tǒng)車輛空檔滑行，只不過傳統(tǒng)車輛在切換到空檔滑行之后，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速在降到怠速時依然需要噴油來維持發(fā)動機(jī)的運(yùn)行。
48V 輕混系統(tǒng)的優(yōu)、劣勢有哪些？
相對于 12V 電系統(tǒng)和廣義的混合動力系統(tǒng)，48V系統(tǒng)擁有比較明顯的優(yōu)勢：
更加安全：在我們從小學(xué)到的物理學(xué)知識中，一直都認(rèn)為 36V 以下才是安全電壓。但在高電壓的電動汽車當(dāng)中，這個安全值并不科學(xué)。一方面人體電阻的阻值存在很大的個體差異，胖瘦高矮男女老少阻值都不相同。另一方面人類所處的環(huán)境也會對人體阻值產(chǎn)生影響，潮濕的夏天人體阻值會變小，而在干燥的冬天阻值則會增大。根據(jù)多方面因素綜合考慮，目前國際上通常認(rèn)為 60V 以下的直流電壓和 25V 以下的交流電壓屬于安全電壓。
成本低廉：48V 混合動力本身標(biāo)稱電壓就在 60V 以下，即使算上由于 SOC 較高時導(dǎo)致的電壓波動，48V 混合動力系統(tǒng)的電壓峰值也不會超過 58V ，所以不需要采取額外的電壓防護(hù)措施（許多國家規(guī)定電壓超過 60V 需安裝防護(hù)措施），相對與上面所說的“ Strong Hybrid ”來說，成本更低。
通用性強(qiáng)：48V 系統(tǒng)可兼容更多不同的用電設(shè)備，比如如今車載領(lǐng)域越來越多的娛樂化大屏和復(fù)雜的汽車中控系統(tǒng)。同時，48V提供更大容量的蓄電池，可以將傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車上依靠發(fā)動機(jī)來負(fù)載的空調(diào)壓縮機(jī)、冷卻水泵等設(shè)備通過電池來負(fù)載，這樣做不僅能有效降低發(fā)動機(jī)的負(fù)荷，也可以在發(fā)動機(jī)關(guān)閉的情況下使用這些大功率設(shè)備。
節(jié)能減排：由于 BSG 技術(shù)和 ISG 技術(shù)的幫助，48V 混合動力系統(tǒng)可以進(jìn)一步縮小發(fā)動機(jī)的體積，進(jìn)而降低排放。同時，利用電動渦輪來替代機(jī)械渦輪，還能進(jìn)一步提高發(fā)動機(jī)的效率。48V 混合動力系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)滑行啟停、動能回收、輔助加速等功能，有效避免了燃油的不必要消耗。相比于廣義混合動力汽車，48V 混合動力系統(tǒng)僅需要 30% 的成本，可以達(dá)到 70% 左右的效果。從性價比方面來說相當(dāng)劃算。
同樣的，相比優(yōu)勢，它的劣勢也十分明顯：
1、48V 電壓相比 12V 電壓更容易產(chǎn)生電弧的問題，如果長期熱插拔可能會影響電子設(shè)備的壽命。
2、即便比混合動力系統(tǒng)的成本低了不少，但 48V 混合動力系統(tǒng)帶來的車載設(shè)備全面更新還是會影響最終車輛的終端售價。
相比廣義混合動力技術(shù)，48V 混合動力在很多國家和地區(qū)還不被視為“混合動力技術(shù)”，無法享受福利性政策和補(bǔ)貼。比如在中國汽車市場中，由于 48V 混合動力系統(tǒng)無法進(jìn)入新能源目錄，自然也沒辦法享受新能源汽車牌照等優(yōu)惠措施。這也導(dǎo)致這類技術(shù)目前僅在一些中高端豪華車型上進(jìn)行了實(shí)裝來降低一定的油耗，比如奧迪 A8L 、奔馳 S 級等，而在中低端車型上由于成本的增加并不能受到太多消費(fèi)者的認(rèn)可。
或許對于這些廠商來說，48V只是一個暫時解決排放難題的“小技巧”，最終還是需要依靠廣義混合動力和純電動來進(jìn)軍新能源市場。
隨便舉個例子，隨便聊聊，吉利博瑞GEMHEV。吉利自主研發(fā)的這套MHEV系統(tǒng)具有發(fā)動機(jī)啟停、智能啟停、智能航行、智能充電、智能制動能量回收等功能，可以覆蓋車輛的行駛?cè)獭Ｔ趩铀查g，48V BSG電機(jī)帶動發(fā)動機(jī)啟動，響應(yīng)時間只需要0.3秒，并且抖動和噪音明顯改善；而在加速時，電機(jī)和發(fā)動機(jī)同時工作，強(qiáng)勁的動力可以使加速更快；在勻速行駛時，發(fā)動機(jī)可以實(shí)現(xiàn)智能啟停，并可回收多余能量；輕踩油門時，又可極速啟動發(fā)動機(jī)，實(shí)現(xiàn)動力無縫連接；在剎車時，電機(jī)快速壓制發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，發(fā)動機(jī)不噴油，同時回收制動能量；特別值得一提的是，這套48V BSG輕混系統(tǒng)的節(jié)油率高達(dá)15%，在全球范圍內(nèi)都處于領(lǐng)先水平。
48V輕混擴(kuò)展
BSG混合動力系統(tǒng)
BSG（Belt-driven Starter Generator）代表了雙軸并聯(lián)低度混合式：發(fā)動機(jī)與電機(jī)之間采取皮帶傳動方式進(jìn)行動力傳輸，以發(fā)動機(jī)為整車的驅(qū)動動力源，電機(jī)系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)的快速啟動。
ISG混合動力系統(tǒng)
ISG（Integrated Starter Generator）代表了單軸并聯(lián)中度混合式：采用發(fā)動機(jī)和電機(jī)扭矩疊加方式進(jìn)行動力混合，發(fā)動機(jī)與電機(jī)和變速器相并聯(lián)，按照不同的行駛工況，發(fā)動機(jī)的扭矩與電機(jī)的扭矩在變速器前進(jìn)行多種形式的復(fù)合以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的驅(qū)動效率，以發(fā)動機(jī)為整車主動力源，電機(jī)系統(tǒng)起補(bǔ)充作用。
總結(jié)：
各大車廠心里最清楚，他們不約而同地選擇了 48V ，說明其本身具有許多讓人難以拒絕的優(yōu)點(diǎn)。在低成本的情況下，實(shí)現(xiàn)大幅度地節(jié)能，降低排放以滿足嚴(yán)苛的政策，這是 48V 最大的本領(lǐng)。因此， 48V 混合動力系統(tǒng)被認(rèn)為擁有良好的發(fā)展前景，隨著電池技術(shù)的發(fā)展和動力系統(tǒng)的優(yōu)化，未來的 48V 混合動力系統(tǒng)有可能被廣義混合動力系統(tǒng)收編，成為入門級車型上配備的低端混合動力配置。
而恰恰在這個領(lǐng)域，中國品牌的供應(yīng)商在技術(shù)上和質(zhì)量上又是最過硬的，所以搶占了大量的市場。但是，48v輕混最終只是過渡階段的選擇，因?yàn)檎麄€汽車的市場都是新能源的掌中之物。
好了，今天就談到這里，我是六六技術(shù)人，我們一起暢談科技。也歡迎大家轉(zhuǎn)發(fā)、評論。
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