淺析48V汽車系統(tǒng)

　迫于越來(lái)越重的環(huán)境壓力，新能源汽車在國(guó)家政策的大力支持下迅速進(jìn)入消費(fèi)者視野，而隨著補(bǔ)貼的逐年退坡，“雙積分”政策的加速推廣，2020年平均油耗限值5升/百公里的硬指標(biāo)，節(jié)能減排成為每個(gè)車企懸在頭上的利劍。此時(shí)一個(gè)非常熱門的詞匯——48V系統(tǒng)火了小編的朋友圈，都快到了不提48V都不算圈內(nèi)人的地步，究竟什么是48V呢？
　　48V系統(tǒng)概念
　　48V系統(tǒng)是指系統(tǒng)電壓為48V，用能量小于一度電的功率型鋰離子電池替代傳統(tǒng)的鉛酸電池，用BSG電機(jī)替代傳統(tǒng)的啟動(dòng)電機(jī)和發(fā)電機(jī)，除了自動(dòng)啟停功能之外，還能夠在必要的時(shí)候，為車輛提供輔助動(dòng)力。
　　一般來(lái)說(shuō)，48V系統(tǒng)由三大件組成：電機(jī)、鋰離子電池組以及DC-DC轉(zhuǎn)換器。48V系統(tǒng)一般與內(nèi)燃機(jī)并聯(lián)。相較于高壓混合動(dòng)力系統(tǒng)，48V微混系統(tǒng)能夠以三分之一的成本提供了全混合動(dòng)力的三分之二的好處，讓燃油經(jīng)濟(jì)性提高了15％至20％。
　　48V還可以用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)增壓器（e-ger）。電動(dòng)增壓器取代傳統(tǒng)的等待廢氣讓渦輪達(dá)到最高速度，會(huì)讓加速過(guò)程更加迅速，同時(shí)滯后感也會(huì)并不那么顯著。
　　
　　48V系統(tǒng)起源
　　1918年汽車首次引入了蓄電池，隨著起動(dòng)機(jī)的誕生，1920年蓄電池獲得了廣泛應(yīng)用，當(dāng)時(shí)蓄電池的電壓等級(jí)是6V，并且正極接地。由于內(nèi)燃機(jī)排量的增加以及高壓縮比內(nèi)燃機(jī)的出現(xiàn)，6V蓄電池已經(jīng)不能滿足功率需求，1950年電壓等級(jí)開(kāi)始向12V進(jìn)化，一直到現(xiàn)在，12V電壓系統(tǒng)已經(jīng)統(tǒng)治了60多年。
　　1988年，SAE（Society of Automotive Engineers）提議把標(biāo)準(zhǔn)電壓提高至42V。由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，以及電氣零部件替換的高昂費(fèi)用，汽車企業(yè)并沒(méi)有積極推進(jìn)實(shí)施，最終夭折，至今汽車依然是12V系統(tǒng)。
　　而目前面對(duì)5升/百公里的油耗限值12V怠速啟停等技術(shù)的節(jié)油潛力已經(jīng)達(dá)到瓶頸了，怠速啟停和制動(dòng)回收都是有效的節(jié)能技術(shù)手段，但是在12V系統(tǒng)中，由于電壓較低，得不到很好的發(fā)揮，增加技術(shù)成本的同時(shí)節(jié)能效果有限。
　　2011年，Audi， BMW， Daimler， Porsche， Volkswagen聯(lián)合推出48V系統(tǒng)，以滿足日益增長(zhǎng)的車載負(fù)載需求，更重要的是為了滿足2020年嚴(yán)格的排放法規(guī)。并在隨后發(fā)布了48V系統(tǒng)規(guī)范LV148。
　　48V輕混系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)
　　純電動(dòng)化是汽車的終極目標(biāo)，但是由于續(xù)航問(wèn)題，充電問(wèn)題，以及成本問(wèn)題，無(wú)法在短期內(nèi)大量普及。而60V是安全電壓，也就是說(shuō)只要低于60V的電壓不需要采取額外的安全防護(hù)措施，48V電池的充電電壓最高56V，已經(jīng)很接近60V，即48V電池電壓是安全電壓下的最高電壓等級(jí)了。
　　48V輕混系統(tǒng)相比高壓混動(dòng)系統(tǒng)而言，成本更低，卻可以達(dá)到高壓混動(dòng)系統(tǒng)（電池電壓》100V）大部分節(jié)能效果，按照德?tīng)柛５臏y(cè)算，48V輕混系統(tǒng)是高壓輕混系統(tǒng)成本的30%，能達(dá)到高壓輕混系統(tǒng)70%的節(jié)能效果。
　　優(yōu)點(diǎn)：
　　1.降低CO？排放，提升燃油率，適應(yīng)國(guó)家政策。
　　2.低于60V安全電壓，不需要采取額外的電壓防護(hù)，相對(duì)高壓混動(dòng)系統(tǒng)，成本更低；
　　3.48V Belt Starter Generator （BSG） 容易替代原有的12V Belt Starter Generator，無(wú)需大幅更改設(shè)計(jì)即可配套。且與高壓系統(tǒng)相比，降低匹配難度，同時(shí)也降低了成本和重量
　　4.可以將傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)上的高負(fù)載附件電動(dòng)化，比如空調(diào)壓縮機(jī)、冷卻水泵、真空泵等，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載，即使在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉的情況下，這些設(shè)備也能工作；可以支持更大功率的車載設(shè)備。
　　5.將車載電器工作電壓提升到48V，可以進(jìn)一步降低損耗，同時(shí)可以降低線束外徑；BSG/ISG點(diǎn)火時(shí)間更短，更低噪音和更小震動(dòng)。
　　缺點(diǎn)：
　　1.電壓的升高，電磁兼容要求會(huì)更高；
　　2.48V電壓下會(huì)存在電弧，是風(fēng)險(xiǎn)隱患，需要處理；
　　3.原來(lái)的12V車載設(shè)備遷移到48V需要重新開(kāi)發(fā)以及測(cè)試，代價(jià)巨大并且周期長(zhǎng)；
　　4.比12V start-stop系統(tǒng)成本高，節(jié)能效果不如高壓混動(dòng)系統(tǒng)。
　　48V輕混系統(tǒng)工作模式
　　自動(dòng)啟停（START/STOP）：等紅綠燈，車輛靜止?fàn)顟B(tài)下，發(fā)動(dòng)機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)，48V大容量電池利用存儲(chǔ)的能量維持車載電氣的正常運(yùn)行，發(fā)動(dòng)機(jī)可以隨時(shí)快速啟動(dòng)。
　　能量回收（RECUPERATION）：能量回收可以將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，并存儲(chǔ)到電池中。僅能量回收功能就可以降低大約7%的油耗。
　　動(dòng)力輔助（BOOST）：混動(dòng)系統(tǒng)可以減小發(fā)動(dòng)機(jī)的排量，在提速階段，電機(jī)的輔助動(dòng)力能彌補(bǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的不足，實(shí)現(xiàn)不損失動(dòng)力的情況下降低排放。