48 v系统的基本零件是装配一台由皮带驱动的48 v起动发电机,一台传统的交流发电机和一块48 v锂离子电池。在12 v电池与12 v发电机间配置有一个直流/直流(dc/dc)转换器,是传统12 v系统间的连接桥梁。基于其运转模式,可以通过制动能量回收给电池充电。
法雷奥forissier认为使用48 v系统主要可作为低成本电动车的动力以驱动小型汽车,比如在中国国内大受欢迎的“双百”汽车(续航里程100 km,最高速度100 km/h)。他期望该车型的成本在中国可达到7 900~9 070美元,且在欧洲保持在13 300美元以下。而法雷奥目前已将此动力装配到吉利子公司知豆生产的小型汽车中,并已表明了其未来的发展动向。
48 v技术于1990年正式提出,但在当时并未得以推广。随着近年来梅赛德斯、奥迪、保时捷和宾利等制造商对该技术领域的关注程度日益提升,48 v技术才得以重现市场。早期作为标准提出了有关42 v的结构规划,并预示着车用电子控制元件和电动附件的不断增加。随后从2011年起,高端汽车的电气化趋势也随之不断增长,加上降低co2排放的法规要求,一些汽车制造商逐渐对48 v结构的开发达成共识。1997年丰田普锐斯首次面世后,由于其价格昂贵,全混技术的市场份额适时较为有限。由于电池成本较高,使纯电动车总价居高不下,但法雷奥动力总成系统研发总监michelforissier相信此类格局将会得以改变。目前电池的价格正在迅逐步降低,其价格大约在160~170美元/kw·h,但在未来10年间大约能降到100美元/kw·h,2025年后的电池价格或许还会进一步降低。
forissier认为采用48 v技术主要有3个推动因素。第一,高端汽车需要更多的电能来满足高耗能的负荷需求。第二,混合动力需求必须实现低成本目标。法雷奥在过去的10年间不断开展此项研究,目前已证明在低成本下,也可获得像典型的全混车型一样的性能。第三个原因是高级驾驶辅助系统(adas)需要3~5 kw的电能来驱动,12 v电能尚无法满足要求。
德尔福副总裁及总工程师marygustanski提到,德尔福正在考虑类似的研发路线。特别是在小型发动机上, 12 v能量尚无法满足诸多车载电气设备的需求。全混的成本为3 000美元,对汽车制造商而言,如果仍采用低于60 v限值的48 v电源,会增加约1 000美元的成本,却能将燃油经济性改善达15%。德尔福预测,到2025年欧洲和中国汽车实现电气化的主要形式将是采用48 v轻混。汽车制造商可以采用一块小电池驱动9 kw电机,从而将成本降低约500~600美元,燃油经济性改善可达8%~10%。
forissier猜测,a级车和b级车将仍然采用12 v,但将以质量轻小的汽油车为主。他认为大型车辆采用插电式混动,而高端品牌车型采用纯电动,48 v最终将应用于c级车上。因为中等车型是市场的核心,其无法承担大量电气化技术带来的高昂成本,同时还存在co2的排放问题,而在此条件下,采用48 v系统可使现状有效改观。
德尔福和法雷奥都预测出,欧洲的柴油车销量将会持续下滑。曾期望柴油车能够通过2020—2021年的企业平均燃料消耗量(cafe)要求的欧洲汽车制造商,现声明柴油车可能将很难满足cafe要求。但48 v技术却能实现该点,且成本低于柴油机。一台c级车汽油机动力总成的总成本约为1 750~2 300美元。一台柴油车的相对成本约为3 970~4 535美元。一台48 v混合动力汽油车虽然使成本增加了约1 135美元,但仍比柴油车廉价。
关于柴油车是否即将退出历史舞台,里卡多混动和电动系统领域的首席工程师lawrencealger对此不置可否。因为与混动技术相比,柴油车在长途行驶方面具有卓越的燃油经济性。对于在高速公路的运输而言,目前尚无其他动力装置可以替代柴油机。柴油机目前现有的主要问题是nox和颗粒物的排放,在燃烧过程中48 v系统可作为一种大量减少排放的途径,且有足够的潜力去平衡系统成本与后处理需求减少的利弊。
alger认为便捷的车载系统是影响48 v应用与否的主要因素。与12 v启动电机的起动/停止过程相比,一旦经历了48 v系统的起动过程,就不愿再重新采用12 v,因为驾驶员将会更青睐屏幕在几秒内除雾而并非3分钟。大型车的驾驶员将会更习惯于采用主动侧倾系统。通过48 v系统就可实现。如同智能手机一样,人们更倾向于采用全新的方式去使用额外的能量。
到目前为止,48 v系统的应用仍限于高端车型。梅赛德斯采用48 v系统协助其额定功率为221 kw的m264发动机和额定功率为320 kw的m256发动机。48 v系统可用于驱动一些车载设备,如主动横向稳定杆、电动水泵和空调压缩机,同时还具备启/停功能,并可提升扭矩和功率。所有机型还采用电动机械增压器来协助涡轮增压器。m256发动机配置有一台集成式起动发电一体机(isg),m264发动机则配置有一台皮带传动式起动发电一体机(bsg)。
梅赛德斯奔驰6缸汽油发动机的高级经理ralph weller认为48 v技术主要有三点益处:第一是改善co2的排放;第二是增加了外部isg的额外激励响应;第三是能量回收可有效减少co2。起动发电一体机在启/停工况重启时,驾驶员几乎感觉不到相关振动及噪声。减少扭振功能可使将发动机怠速从610 r/min减小到520 r/min,同时可保证其优秀的平顺性。isg目前已应用于直列6缸发动机,isg有较高的动力和能量回收性能,但其价格较为昂贵且需要较大的布置空间。4缸发动机采用bsg,是出于发动机舱受结构布置的限制。
捷豹路虎采用的48 v系统还未正式量产,但目前其技术成熟度已接近量产。捷豹路虎发动机项目首席工程师damien talué提到,捷豹路虎目前正在从事关于48 v系统的研发。与其先前公布的一些研究项目所不同,该研发项目对驾驶员而言,可谓大有裨益。48 v系统的首要目的为实现助推轻混系统,但车载电子设备数量仍在增加,部分车载系统能够从12 v过渡到48 v。从底盘系统到车身系统的每个电气元件,都具有过渡到48 v系统的潜在优势,其带来的挑战是零部件与汽车的集成和发动机机型的更改,并且需确保相关调整对整机耐久性没有影响。
大众汽车目前已展出两款48 v轻混汽车—高尔夫轻型混合动力(mhev)和高尔夫mhev plus,由额定功率110 kw的1.5 tsi发动机驱动。高尔夫mhev装备了8 kw的皮带集成起动发电一体机(bisg),高尔夫mhev plus增加第二个25 kw的isg来驱动前轴。包括法雷奥和吉凯恩(gkn)在内的许多供应商正在研究采用后轴驱动形式的电机。高尔夫mhev plus的优势是当车辆滑行时,发动机可解耦或停止,并可进行能量回收。
沃尔沃和标致雪铁龙也在着力研发用于转向系统的48 v系统。沃尔沃表示到2019年预计可将电动化应用到其整个车系范围,标致雪铁龙也宣称其将在整个车系范围内使用48 v系统以有效减少柴油车销量。文章出自:汽车与新动力











