奔馳最新的48伏電氣系統(tǒng)到底有什么優(yōu)勢(shì)？

隨著全球各國(guó)對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性和排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，電動(dòng)機(jī)這種“邪惡”新興物種就來(lái)要霸占汽車(chē)市場(chǎng)么？?jī)?nèi)燃機(jī)將會(huì)被趕盡殺絕？事實(shí)上并不然，內(nèi)燃機(jī)還有很大的空間可提升，這次奔馳所提出的方案是-全新的48伏的電氣系統(tǒng)，讓整車(chē)動(dòng)力性能、燃油經(jīng)濟(jì)性、平順性有著較大幅度的提升，這套系統(tǒng)首先應(yīng)用在2018款S級(jí)上，究竟奔馳這套48伏系統(tǒng)有何優(yōu)勢(shì)呢？

48伏電氣系統(tǒng)將會(huì)取締12伏

12伏電氣系統(tǒng)已經(jīng)統(tǒng)治汽車(chē)電氣系統(tǒng)長(zhǎng)達(dá)60余年，從上世紀(jì)50年代汽車(chē)的用電設(shè)備開(kāi)始增加（主要是增加了起動(dòng)機(jī)），12伏電源取代了6V電源，并且一直沿用至今。現(xiàn)階段汽車(chē)電氣系統(tǒng)的用電功率增加至5kW以上，豪華車(chē)甚至去到7.5kW以上。12V電源開(kāi)始有點(diǎn)吃不消。

在固定的電壓情況下，要輸出大功率則必須大大增加交流發(fā)電機(jī)的輸出電流。低電壓與大電流輸出將會(huì)降低爪極式交流發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和壽命。同時(shí)降低線(xiàn)路的電阻熱損耗，導(dǎo)線(xiàn)的截面面積將會(huì)增加幾倍，增加線(xiàn)束重量而且不利于空間布局。

現(xiàn)時(shí)汽車(chē)越來(lái)越多高科技的電子設(shè)備、可調(diào)懸架、電動(dòng)助力、多區(qū)自動(dòng)空調(diào)、巡航系統(tǒng)、線(xiàn)控制動(dòng)/轉(zhuǎn)向、座椅按摩加熱、GPS定位等等，這些設(shè)備都需要更大的耗電量。因此需要提高電系的電壓從而增大功率的輸出。

提高電壓除了為了更好服務(wù)車(chē)內(nèi)的原有用電設(shè)備外，還可以布置發(fā)電機(jī)/電動(dòng)機(jī)以輔助發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出，以及回收動(dòng)能。無(wú)疑是提升整車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性，延續(xù)了內(nèi)燃機(jī)的生命周期。

12V與48V的轉(zhuǎn)變并不那么容易?，F(xiàn)時(shí)絕大多數(shù)主機(jī)廠(chǎng)的生產(chǎn)線(xiàn)都采用12V為基礎(chǔ)的電氣設(shè)備，馬上進(jìn)行大規(guī)模的投產(chǎn)必然需要將是生產(chǎn)線(xiàn)推到重來(lái)，這一成本必然非常巨大。因此未來(lái)12V/48V雙電壓的電氣系統(tǒng)將會(huì)是過(guò)渡階段，只有當(dāng)大量設(shè)備部件適應(yīng)了48V時(shí)，才能大批量生產(chǎn)。

雙電壓電氣系統(tǒng)將會(huì)按照電器設(shè)備和電子裝置消耗的功率分組，其中如空調(diào)、一體式發(fā)電機(jī)/電機(jī)、加熱系統(tǒng)、電動(dòng)渦輪增壓器、電控懸架、電磁閥等大功率用電設(shè)備則采用48V供電，可大大降低負(fù)載電流，減少體積，利于電子元件小型化、便于提高集成度；而消耗功率較小的一組，如照明系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)、儀表中控臺(tái)、電窗門(mén)鎖、以及發(fā)動(dòng)機(jī)噴油點(diǎn)火系統(tǒng)則采用12V供電，可充分利用現(xiàn)有的制造工藝和技術(shù)，降低成本平緩過(guò)渡。

奔馳48V系統(tǒng)有什么優(yōu)勢(shì)

奔馳將48V系統(tǒng)投放在中期改款的S級(jí)中（主要為海外車(chē)型S450、S500以及S560）。48V系統(tǒng)采用無(wú)皮帶驅(qū)動(dòng)的ISG一體式發(fā)電機(jī)/電機(jī)、一個(gè)容量為1kWh的48V鋰離子電池以及交/直流轉(zhuǎn)換器組成。48V系統(tǒng)主要給電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)、電動(dòng)水泵、集成式發(fā)電機(jī)/電機(jī)，電動(dòng)渦輪增壓器供電。

S級(jí)中的48V系統(tǒng)為單獨(dú)的系統(tǒng)，因而需要配備單獨(dú)的電池組。電池組儲(chǔ)存ISG一體式發(fā)電機(jī)/電機(jī)產(chǎn)生的電能。同時(shí)可為電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)、電動(dòng)水泵、電機(jī)以及電動(dòng)渦輪增壓器供電。換句話(huà)說(shuō)48V的電池可讓空調(diào)在發(fā)動(dòng)機(jī)熄滅的狀態(tài)下繼續(xù)制冷工作，啟停時(shí)候也能帶來(lái)絲絲涼意。鋰離子電池存儲(chǔ)的1kWh電量足以讓空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)一段長(zhǎng)時(shí)間。

48V電氣系統(tǒng)最明顯一點(diǎn)與眾不同的是，取消了起動(dòng)機(jī)，并將ISG一體式的發(fā)電機(jī)/電動(dòng)機(jī)布置在變速箱與發(fā)動(dòng)機(jī)之間。這臺(tái)ISG一體式發(fā)電機(jī)/電機(jī)可單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛前行或輔助發(fā)動(dòng)機(jī)輸出，瞬間可增加10-15kW的功率輸出，其最大功率16kW，最大轉(zhuǎn)矩250N·m。同時(shí)制動(dòng)時(shí)刻可回收80%制動(dòng)能量為電池充電。

很多人上車(chē)后第一時(shí)間將啟停系統(tǒng)關(guān)閉，只因?yàn)閱⑼Ｋ查g給人感覺(jué)非常不舒服，而且啟停響應(yīng)性慢，導(dǎo)致起步也非常緩慢。然而，S級(jí)采用48V系統(tǒng)后并不會(huì)再這種情況發(fā)生。取消起動(dòng)機(jī)后發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)由ISG一體式發(fā)電機(jī)/電機(jī)啟動(dòng)，電機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)消無(wú)聲息，而且響應(yīng)速度快。如此一來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)啟停工作更加平穩(wěn)順滑而且，同時(shí)幾乎感受不到發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)抖動(dòng)和噪音。

由于48V相對(duì)12V電壓提升高達(dá)400%，因而以往采用皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)備都可以采用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)，如電動(dòng)空調(diào)、電動(dòng)水泵、電動(dòng)渦輪、電動(dòng)油泵、電子風(fēng)扇等。大量設(shè)備采用電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)再也不會(huì)受到皮帶帶動(dòng)的機(jī)械損失，可提升10-20%輪上功率輸出，同時(shí)油耗也相應(yīng)下降約10-20%。簡(jiǎn)直就是一石二鳥(niǎo)，提升動(dòng)力又可減低油耗。不過(guò)不同發(fā)動(dòng)機(jī)的S級(jí)的48V系統(tǒng)形式也不一樣，代號(hào)M256直列6缸的3.0T則采用直接電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，而代號(hào)M264的直列4缸雙渦輪增壓的2.0T則由皮帶驅(qū)動(dòng)ISG一體式發(fā)電機(jī)/電機(jī)。

由于電壓的提高，各種電器都可以采用更大功率運(yùn)行，比如電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)功率增大，制冷液管路也相應(yīng)增大，整體制冷效果也相應(yīng)加強(qiáng)，而且與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)；用于加熱的電器設(shè)備也如此。無(wú)疑這是從另外一方面提高舒適性。

由于發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)需再拖動(dòng)大量的耗能設(shè)備，其怠速轉(zhuǎn)速可低至520轉(zhuǎn)，可適當(dāng)降低怠速油耗。為何設(shè)定這個(gè)轉(zhuǎn)速？奔馳表示這需要調(diào)節(jié)ISG一體式發(fā)電機(jī)/電機(jī)的發(fā)電工作，以及吸收其工作時(shí)的振動(dòng)。

當(dāng)鋰電池電量充足的時(shí)刻，同時(shí)滿(mǎn)足駕駛狀況時(shí)，如下坡或平緩勻速等。發(fā)動(dòng)機(jī)可斷開(kāi)與ISG一體式發(fā)電機(jī)/電動(dòng)機(jī)和變速箱的鏈接，并自行熄滅。這相當(dāng)于純電行駛，大大提升了燃油經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)需要發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，ISG一體式發(fā)電機(jī)/電動(dòng)機(jī)又可將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速帶到相應(yīng)的速度。因此帶有ISG一體式發(fā)電機(jī)/電機(jī)的48V混合動(dòng)力系統(tǒng)也被稱(chēng)為微型混合動(dòng)力系統(tǒng)。

應(yīng)用了48V電氣系統(tǒng)還有一個(gè)更為重要的因素是，可搭載大功率的電子渦輪。48V電氣系統(tǒng)的電子渦輪最高轉(zhuǎn)速可達(dá)到72000rpm，工作額定功率5kW。因而奔馳S級(jí)搭載博格華納所提供的電子渦輪。電子渦輪最大優(yōu)點(diǎn)是可彌補(bǔ)廢氣渦輪的遲滯，讓發(fā)動(dòng)機(jī)低扭更加充沛，增強(qiáng)了發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力響應(yīng)性以及動(dòng)力輸出。同時(shí)由于發(fā)動(dòng)機(jī)縮短高轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)間，進(jìn)一步可降低油耗。關(guān)于電子渦輪的詳細(xì)可看杜老師的電子渦輪文章。

48V電氣系統(tǒng)除了性能和燃油經(jīng)濟(jì)性上優(yōu)化外，還有重要一點(diǎn)是節(jié)約空間?？照{(diào)壓縮機(jī)、水泵、發(fā)電機(jī)這些設(shè)備無(wú)需再用發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸帶動(dòng)起來(lái)，因此整體發(fā)動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)度得到有效的控制，尺寸非常緊湊。新款S級(jí)擯棄了代號(hào)M276的V6發(fā)動(dòng)機(jī)，采用久違的直列6缸發(fā)動(dòng)機(jī)，而且還是縱置布局。可見(jiàn)得奔馳是多么回想回歸直6的年代。更有一點(diǎn)就是直列6缸會(huì)比V型6缸更加平順，振動(dòng)更少?？上У氖?，國(guó)內(nèi)已上市的2018奔馳S級(jí)并沒(méi)有采用最新款的直列發(fā)動(dòng)機(jī)和48V電氣系統(tǒng)，未來(lái)一段時(shí)間才引入國(guó)內(nèi)。

總結(jié)

48V電氣系統(tǒng)一直被說(shuō)得沸沸揚(yáng)揚(yáng)，這次終于應(yīng)用在奔馳S級(jí)上。不僅讓發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能更好，而且還大幅度降低油耗以及提升排放水平。48V電氣系統(tǒng)對(duì)內(nèi)燃機(jī)提升巨大，足以讓環(huán)保人士閉嘴，無(wú)需過(guò)快進(jìn)入全面的新能源時(shí)代。隨著制造水平進(jìn)一步深入，48V電氣系統(tǒng)的生產(chǎn)成本越來(lái)越低，未來(lái)將會(huì)越來(lái)越多車(chē)型采用48V電氣系統(tǒng)，這一點(diǎn)毋容置疑。不過(guò)中國(guó)品牌做好了技術(shù)儲(chǔ)備么？