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搭载第一代48V系统(电机通过皮带轮与发动机集成)节油率8

油电混合动力汽车是由传统内燃机和电机共同提供动力来源的新一代新能源汽车,具有低排放、低油耗、高动力输出等优点。根据电机与传统内燃机的功率比例,可分为强混,中混和弱混。

48V BRS(Boost recuperation system)系统作为弱混技术mHEV(mild hybrid electric vehicle )的一种,将是未来十年内性价比最高的新能源汽车技术解决方案。48V BRS系统相比传统内燃机汽车主要新增48V 助力回收电机(BRM, Boost Recuperation Machine),48V/12V直流功率转换器(PCU,Power Conversion Unit)和48V锂电池三个核心零部件,具有起停、能量回收、加速助力、电动爬行等功能。传统内燃机汽车,搭载第一代48V系统(电机通过皮带轮与发动机集成)节油率8~12%,搭载第二代48V系统预计节油率12~19%。

一、48伏的由来

1)48伏是什么

48伏是指系统额定直流电压,并非永远稳定在48V;根据LV148定义如下图所示:

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48伏电池电压会随着SOC的变化而变化,例如电池常温下SOC从10%到100%,开路电压为32.5V~49.8V;

BRM电机的助力、能量回收模式也会导致48V的电压上升或者下降,当电池SOC较高时,给电池充电,需要的电压往往都会高于50V;

直流电压不是一根直线,是存在波动的,关于直流电压允许的波动,欧洲的法规规定波动部分的有效值(即去掉均值后的等效值)要小于电压均值的10%,才算作直流电压;

2)为什么是48V

60V是安全电压,根据上文提到留出10%的余量,系统允许工作的最高电压就是54V,再考虑1)中提到的电池自身电压变化和能量回收模式会使电压抬升,再留一定的余量就变成48V了。

48V名称由来也可能还有一些历史原因。

二、48伏关键零部件简介

48V BRS电气网络典型连接图如下。除了BRM电机、直流转换器、48伏电池等主要零部件外,市面上48V电气负载概念产品也屡见不鲜,如48V电动增压器、48V电动加热催化器等,对48V系统的功能扩展以及推广使用也具有积极作用。

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1)助力回收电机

典型助力回收电机如下图所示,既可以用来发电,也可以助力为车辆提供前进动力,甚至还能在48伏动力电池组驱动下快速起动发动机。BRM一般选用爪极电机,汽车上替代传统14伏发电机。

2)电力转换单元

典型电力转换单元如下图所示,双向DC/DC变换器在48V助力回收系统中连接高压网络和12伏网络。能量可以从高压网络向低压网络传输,对14伏网络供电;也可以从低压网络向高压网络传输,为BRM起动、助力、回收供电。

3)动力电池(48V battery)

典型48V锂电池如下图所示,主要用于为BRM提供48V电压,制动能量回收存储能量,特定情况下为12伏电气网络提供能量。

三、48伏系统收益

近些年环境污染加剧、雾霾天肆虐,国家和地方政府对减少机动车排放污染和改善环境空气质量迫在眉睫,国家四阶段企业平均油耗要求、京六法规草案的出现,将会助推48V BRS系统业务的大规模普及。

48V系统基本功能如下图所示,下文为大家介绍第一代48V系统技术四大主要功能:滑行起停、能量回收、电机助力及电爬行。

1)滑行起停

车辆在滑行过程中(松开油门踏板、制动踏板)切断发动机动力使其熄火、断开传动系统,既能节省燃料又能增加车辆滑行距离;在车速较低或者踩刹车时,通过BRM快速起动发动机、回收能量

2)能量回收

当驾驶员制动车辆时,BRM通过发电扭矩回收制动能储存能量。

3)电机助力

当驾驶员的需求扭矩超出当前发动机可提供的扭矩上限时,BRM电机提供额外的扭矩/功率用于加速助力。Boost,即加速助力模式可提升车辆加速性能,尤其涡轮增压发动机,当发动机转速较低时补偿发动机扭矩不足。

4)电爬行

电爬行,即在车辆低速行驶动力仅由电机提供,不起动发动机。可在城市拥挤道路下,降低汽车排放。

目前国内已经多有多家主机厂正在开发搭载48V系统的混合动力车辆,预计最早从2017年开始陆续上市,这套低成本节能减排系统会逐步走入大家的生活。

节油率可达20%?详解 48V 混动系统作者:AutoLab

这两年,随着电气化概念的推进,48V微混系统逐渐成为了一个高频词。据悉,48V系统最高可实现节油20%,那么这20%节油率因何而来?48V节能的关键技术又有哪些?下面我们一起来看看。

48V,什么玩意?

所谓48V系统,本质上是一种低混合动力系统。其中,48伏是指系统额定直流电压,并非永远稳定在48V。

又因为48V系统的工作原理与自动启停系统相似,它也可以称之为自动启停系统的升级版。

以大陆48V系统为例:它由一台集成逆变器的电机、一块48伏锂离子电池以及一台用于在两套车载动力系统中进行能量交换的转换器组成。简单地说,就是这套系统融合了内燃机和电机两种动力源。

▲大陆48V轻混系统的构成

而大陆的48V系统,除了基本的自动启停功能之外,还具备了发动机停机滑行、航行与制动能量回收、加速助力和电巡航功能等。

▲此系统包括一个电机,48V电池和电压变压器。其中,右下为电压变压器,它负责各车载动力系统间的能量转换。

其中,所谓滑行和航行的状态,前者是指让车辆在惯性状态下行驶,因为没有驱动力,速度会慢慢降低,然后再在需要的时候重启发动机。后者则是指借助电池进行电驱动,让车辆的速度在短时间内保持恒定。

▲大陆48V电机:由皮带驱动的发电机

可以看出,多年来,大陆对这套系统升级的方向均是朝着优化驾驶体验和提高节能效率去的。附带的,电压增大,还可以为车辆内部的电子设备提供更多的功率。

说到这里,不得不提一下自动启停系统

其实在48V微混系统进入大众视野之前,自动起停已经风靡了相当长的一段时间:上世纪90年代,汽车行业就曾掀起过一股利用42伏系统代替12伏电气系统的热潮,然而最终这项系统并没有成功推行,取而代之的是在原有12伏电气系统上作出改进。

▲自动启停在仪表盘上的显示

作为一套能自动控制发动机熄火、点火的系统,其能在短暂停车情况下,实现发动机的自动“休眠”,从而达到节能减排的目的。

不过,头孢要说明一点,自动启停减少的是发动机在怠速区产生的超标油耗。所以,它在实际使用中,会被很多车主束之高阁,主动关闭。

▲自动启停关闭按键

每辆车都能实现的系统

其实,迫于越来越重的环境压力和油耗限制,主机厂除了在发动机本身改造与换一套全新的动力系统之间,还存在一个折中解决方案,就是12V和48V这类微混系统。而12V系统的应用,就是自动启停。

那为啥现在各个零部件厂都喜欢推42V呢?

其中,完全混合动力需要大功率电机与较大容量电池,成本较高,且对动力系统改造较大,需要较长的研发周期与较大的投入。

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▲混合动力车的能量流示意图,绿色箭头表示有能量回收到电池中

而12V系统所能够提供的节油效果,并不明显,而且因为受限于电机与电池的性能,发动机的启动速度较慢,尤其在国内,用户体验并不好。

所以48V理所应当得到了“临幸”,不过头孢要说的是:48V并不是唯一途径,但目前它是一个能够很快实现的手段!