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自从我们国家政府颁布新的国六排放标准以来，混动车型就如雨后春笋般蓬勃发展，从48V轻混到插电混动，可谓是充满了新车市场的每个角落。今天就跟大家一起畅谈48V~~ 众所周知，传统内燃机车型都是使用的12V电池，而48V轻混系统用的则是48V的电池。48V轻混与其它的混动方式的目的都是一样，为了更好地省油。 在传统的汽车中，牵引动力系统必须能够在非常宽泛的功率和速度条件范围内运行，这通常以“转矩-速度”范围来表示。混合动力系统的采用让系统设计者能够自由地在不同的转矩-速度范围内，以优化每项系统性能的方式，对多种动力源进行布置。电动力源可提供非常高的转矩，且在加速汽车时非常有用，但它仅在有限的时间段内可用。所涉及的具体时间取决于电池大小和电机的转矩输出。借助这种可产生动力源的高转矩，ICE尺寸得以显著缩小。这使其燃油能效也大大提升。然而，添加电动力源当然并非简单的工程问题，需要一种有关许多汽车系统设计考量的方法。 48V构架 48V架构的选择宽泛，且在不断增加。最基本的系统包括一块电池、一个起动发电机、一个48V至12V转换器，且通常至少有一个48V负载。由于48V汽车仍然保留12V电池和多个12V负载，因此目前这些系统可能会以双电压系统的形式存在。  典型48V轻度混合系统电气拓扑结构 凭借这些双电压系统，大量的新配置成为可能。由于48V系统基本上能够提供更高的功率水平，因此它将支持全新更高功率的外设，如48V E-Turbo和48V E-Roll稳定系统。此外，更高的功率可用性将推动耗电的12V负载迁移至48V总线，以充分利用更高的能效。 起初，双电压系统的12V系统侧将保持原样，减去12V交流发电机。由于没有12V电源的发电源，因此需要有一个转换器负责将48V产生的电力转移到12V侧。尽管转换器需要高能效，但它仍会对所有12V负载施加损耗惩罚，因其需要通过转换器获取电源。在增加的损耗和功率限制之间产生了强大的诱因，能够将12V外设移至48V运行。 这些转换器在设计上为双向的，在高需求期间可同时使用两种电池。双向转换器能够将来自任一电池的电源转换到另一电池，并且可能存在于未来某一段时间内。 除冗余之外，保留12V启动器并没有技术上的原因，将其拆移除可能会成为未来的趋势。如果不再需要它，那么12V电池的尺寸能够显着减小，甚至可以完全移除。但这将是一个大胆的举动，需要非常谨慎地对转换器进行设计。 对于48V系统侧，起动发电机是主要部件。它负责汽车所有电力生成、以及汽车起动。它还能在汽车制动期间执行再生能量回收。在此模式下，机器作为发电机为动力系统提供负转矩，减慢车速并恢复电池电量。起动发电机有多种配置和功率级别，每个都有着非常具体的实施目标。 混合动力领域采用了一个简写代码来确定电机在底盘子系统中的位置。该系统通过使用一组Px指示器来生成标签，指示电机与动力系统耦合的每个位置。指示器（P0至P4）的数值在功率插入点穿过车尾时会上升。  Px混合系统术语和示例功率级别 由于BSG的插入点位于发动机的前端附件驱动（FEAD）处，因此BSG的功率级别是最小的，其中转矩的传输必须通过钢带连接。由于其通过钢制齿轮耦合，所以底盘的其余插入点（P2-P4）都具有更高的功率水平。另外，更高功率的机器具有能够为ICE提供牵引辅助的附加功能。这意味着除了由ICE提供的动力之外，电动力源还也能够提升汽车的加速度。在某些配置下，可以想象在ICE关闭的情况下，汽车单靠电动力源即可开动。这取决于电机可用的牵引辅助量及其在底盘子系统中的位置。 什么是 48V 轻度混合动力系统？ 8V 混合动力又被称作 Mild Hybrid （轻混），虽然没有明确的规范划分，但在世界汽车行业中，绝大多数从业者习惯把丰田、福特、通用这类混合动力技术称为“Strong Hybrid”（也就是我们通常广义泛指的混合动力技术，以下简称广义混合动力），像自动启停这种仅需 12V 电压就可以带动的技术称为“Micro Hybrid（微混）”。  48V 混合动力的基本原理与丰田福特等车企的广义混合动力技术一样，都是通过电动机与内燃机并联运行，以提供额外的驱动力，同时兼具动能回收功能。但不同的是，48V 混合动力相比广义混合动力技术占地更小，重量更轻，成本更低，同时在部署的难度上也更加容易。而相比 12V 电压的 Micro Hybrid ，48V混合动力技术则具有更好的节油效果和更强的功能性。 针对这个问题，我们得先从一般车辆上的 12V 电压说起。我们知道，功率=电压×电流，如果要输出轻混所需的 10kW~20KW功率，使用 12V 的话则电池的输出电流需要达到 1000A，显然行不通。于是，提高电压就成了最可行的办法。最终综合成本和效果来权衡，选中了 48V 。  电压增高，可以带动更大功率的电器，如电子涡轮、主动悬架系统、电助力转向，当然还有电动机，把普通燃油车变成轻度混合动力车。虽然只是轻混，从节油效果来看一点也不含糊，平时在燃油车里常见的 12V 自动启停系统节油效果为 5%-6% ，而48V轻混系统是它的三倍，达到 14%-17% ，油电混合动力系统的加油效果通常在 17%-21% 。而在成本上，48V 轻混系统只有油电混合系统的 30% ，价格便宜量又足，形容 48V 为事半功倍都不夸张。 需要注意的是， 48V 轻混系统的电动机比混动系统的电动机小，不足以让汽车在纯电状态下加速，仍需搭配发动机同时使用。 48V 轻混系统的电气架构 48V 轻混系统可以看成是 12V 启停系统的升级版，增加了 48V 储能电池、48V/12V 双向 DCDC 变换器、48V BSG 轻混系统/ISG（汽车发动发电一体机）、电动增压器（可选配置）、电池管理系统等。  然而针对于 48V 系统并不是完全 48V 化，为了提高系统兼容性，同时降低推广难度，现在业界推出的主流方案都是 12V+48V ，比直接上 48V 更容易实现。即保留了原先的 12V 系统，在 12V 系统上扩展了相对应的对于负载大的应用 48V 来驱动。 48V 轻混系统的工作原理 12V 系统升级到相对应的48V系统后，除了自动启停功能之外，还具备了发动机停机滑行、滑行与制动能量回收、加速助力和电巡航功能等，升级方向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。  在不同的工作模式下，48V 轻混系统会有不同的表现。 自动启停：如等红绿灯时，车辆静止状态下，发动机处于关闭状态，48V 大容量电池利用存储的能量维持车载电气的正常运行，发动机可以随时快速启动。 能量回收：能量回收可以将动能转化为电能，并存储到电池中。仅能量回收功能就可以降低大约 5%-7% 的油耗。 加速辅助：混动系统可以减小发动机的排量，在提速阶段，电机的辅助动力能弥补发动机动力的不足，实现不损失动力的情况下降低排放。  巡航：在车辆恒速运行，并且电池电量充足的情况下，关闭发动机喷油系统，依靠电机来维持车辆运行。电机提供的动力用来抵消行驶阻力以及发动机的拖拽阻力。BSG/ISG在高速巡航阶段，电能充足的情况下，可以彻底分离且关闭发动机，仅靠电机保持车辆巡航。当再次踩下油门踏板，发动机会迅速启动，平滑切入到当前车速。 滑行：在松开油门，车辆处于滑行阶段，离合器分离发动机和传动系统的机械连接，彻底关闭发动机，实现更长的行驶距离。相当于传统车辆空档滑行，只不过传统车辆在切换到空档滑行之后，发动机转速在降到怠速时依然需要喷油来维持发动机的运行。 48V 轻混系统的优、劣势有哪些？ 相对于 12V 电系统和广义的混合动力系统，48V系统拥有比较明显的优势： 更加安全：在我们从小学到的物理学知识中，一直都认为 36V 以下才是安全电压。但在高电压的电动汽车当中，这个安全值并不科学。一方面人体电阻的阻值存在很大的个体差异，胖瘦高矮男女老少阻值都不相同。另一方面人类所处的环境也会对人体阻值产生影响，潮湿的夏天人体阻值会变小，而在干燥的冬天阻值则会增大。根据多方面因素综合考虑，目前国际上通常认为 60V 以下的直流电压和 25V 以下的交流电压属于安全电压。 成本低廉：48V 混合动力本身标称电压就在 60V 以下，即使算上由于 SOC 较高时导致的电压波动，48V 混合动力系统的电压峰值也不会超过 58V ，所以不需要采取额外的电压防护措施（许多国家规定电压超过 60V 需安装防护措施），相对与上面所说的“ Strong Hybrid ”来说，成本更低。  通用性强：48V 系统可兼容更多不同的用电设备，比如如今车载领域越来越多的娱乐化大屏和复杂的汽车中控系统。同时，48V提供更大容量的蓄电池，可以将传统内燃机汽车上依靠发动机来负载的空调压缩机、冷却水泵等设备通过电池来负载，这样做不仅能有效降低发动机的负荷，也可以在发动机关闭的情况下使用这些大功率设备。 节能减排：由于 BSG 技术和 ISG 技术的帮助，48V 混合动力系统可以进一步缩小发动机的体积，进而降低排放。同时，利用电动涡轮来替代机械涡轮，还能进一步提高发动机的效率。48V 混合动力系统可以实现滑行启停、动能回收、辅助加速等功能，有效避免了燃油的不必要消耗。相比于广义混合动力汽车，48V 混合动力系统仅需要 30% 的成本，可以达到 70% 左右的效果。从性价比方面来说相当划算。  同样的，相比优势，它的劣势也十分明显： 1、48V 电压相比 12V 电压更容易产生电弧的问题，如果长期热插拔可能会影响电子设备的寿命。 2、即便比混合动力系统的成本低了不少，但 48V 混合动力系统带来的车载设备全面更新还是会影响最终车辆的终端售价。 相比广义混合动力技术，48V 混合动力在很多国家和地区还不被视为“混合动力技术”，无法享受福利性政策和补贴。比如在中国汽车市场中，由于 48V 混合动力系统无法进入新能源目录，自然也没办法享受新能源汽车牌照等优惠措施。这也导致这类技术目前仅在一些中高端豪华车型上进行了实装来降低一定的油耗，比如奥迪 A8L 、奔驰 S 级等，而在中低端车型上由于成本的增加并不能受到太多消费者的认可。  或许对于这些厂商来说，48V只是一个暂时解决排放难题的“小技巧”，最终还是需要依靠广义混合动力和纯电动来进军新能源市场。 随便举个例子，随便聊聊，吉利博瑞GEMHEV。吉利自主研发的这套MHEV系统具有发动机启停、智能启停、智能航行、智能充电、智能制动能量回收等功能，可以覆盖车辆的行驶全程。在启动瞬间，48V BSG电机带动发动机启动，响应时间只需要0.3秒，并且抖动和噪音明显改善；而在加速时，电机和发动机同时工作，强劲的动力可以使加速更快；在匀速行驶时，发动机可以实现智能启停，并可回收多余能量；轻踩油门时，又可极速启动发动机，实现动力无缝连接；在刹车时，电机快速压制发动机转速，发动机不喷油，同时回收制动能量；特别值得一提的是，这套48V BSG轻混系统的节油率高达15%，在全球范围内都处于领先水平。  48V轻混扩展 BSG混合动力系统 BSG（Belt-driven Starter Generator）代表了双轴并联低度混合式：发动机与电机之间采取皮带传动方式进行动力传输，以发动机为整车的驱动动力源，电机系统用于实现发动机的快速启动。 ISG混合动力系统 ISG（Integrated Starter Generator）代表了单轴并联中度混合式：采用发动机和电机扭矩叠加方式进行动力混合，发动机与电机和变速器相并联，按照不同的行驶工况，发动机的扭矩与电机的扭矩在变速器前进行多种形式的复合以实现最优的驱动效率，以发动机为整车主动力源，电机系统起补充作用。 总结： 各大车厂心里最清楚，他们不约而同地选择了 48V ，说明其本身具有许多让人难以拒绝的优点。在低成本的情况下，实现大幅度地节能，降低排放以满足严苛的政策，这是 48V 最大的本领。因此， 48V 混合动力系统被认为拥有良好的发展前景，随着电池技术的发展和动力系统的优化，未来的 48V 混合动力系统有可能被广义混合动力系统收编，成为入门级车型上配备的低端混合动力配置。 而恰恰在这个领域，中国品牌的供应商在技术上和质量上又是最过硬的，所以抢占了大量的市场。但是，48v轻混最终只是过渡阶段的选择，因为整个汽车的市场都是新能源的掌中之物。 好了，今天就谈到这里，我是六六技术人，我们一起畅谈科技。也欢迎大家转发、评论。 我们下期见~~ |
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