奥迪48V轻混技术是何方神圣?在未来车市中表现如何?


近两年48V轻混技术
在汽车应用上逐渐多起来 ,
大有风生水起的意味 ,
曾经名不见经传的48V轻混技术
到底是何方神圣?有什么本事?
在未来车市中表现如何?

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撰文·王勇 版式·马宁
要说清楚48V轻混技术 , 还得从车载蓄电池说起 。 最早的汽车是没有电池的 , 那时的汽车照明还是用煤油灯 。 大约是在1918年前后 , 蓄电池才开始搭载在汽车上 , 最初的汽车电气系统是6V的 , 随着汽车的不断发展进化 , 车上加载的电子设备越来越多 , 车载电池除了要给照明设备供电 , 还要为车上的娱乐设备供电 , 6V电气系统的功率明显无法满足庞大的需求 , 于是在上世纪50年代工程师们将汽车的6V电气系统升级为12V , 并一直沿用至今 。

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随着移动互联技术的出现 , 车载电器占用的电力资源逐年增加 , 尤其是启停技术的普及 , 12V电气系统在功率上已经到达了极限 。 而从上世纪90年代起 , 欧洲开始实施严格的汽车废气排放标准 , 从1992年的欧1标准到2013年开始执行的欧6标准 , 越来越严 。 为了降低油耗 , 欧洲人玩起了小排量涡轮增压 , 同时也开始琢磨绕开日本技术壁垒的其他混动技术 。 2011年 , 德国五大汽车企业奔驰、奥迪、宝马、保时捷和大众联合发布了48V电气系统 , 此标准下的48V轻混系统从此开始闯荡汽车江湖 。 而在国内 , 工信部颁布的汽车企业“双积分”政策也把48V轻混系统推上了市场前沿 , 2019年是国内48V轻混的元年 , 除合资高端和进口豪华车型外 , 10余万元左右自主品牌车型也开始搭载48V轻混系统 , 48V的春天真的来了么?

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在解读48V轻混系统前 , 我们先要说明一下Mild Hybrid(MHEV)的概念 , 字面上直译就是轻混或弱混 , 是相对于丰田普锐斯那样的混合动力而言的 。 48V轻混系统就属于Mild Hybrid , 其电池容量较小 , 电机功率也不高(通常在十几千瓦) , 可以让汽车在某些工况下关闭发动机(比如滑行、制动、停车的状态) , 也可以利用制动进行能量回收 。

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48V轻混系统由整车控制器、电机、48V电池组和电压控制器(DC-DC转换器)等零部件组成 , 主要供应商有博世、大陆和法雷奥等 , 他们已经完成了第一代48V轻混系统零部件的量产 , 并搭载在不同车企的产品上 。 第一代48V轻混技术不算复杂 , 是在原12V系统基础上添加了一套48V系统 , 可在汽油车的基础上升级 , 不需要对车辆结构做重大改变 , 电机一般是通过皮带和发动机相连 , 节油效果大约为10%左右 , 搭载初代产品单车成本增加约5000元 , 得到了一些汽车厂商的青睐 。

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目前48V轻混技术正处在第一代技术转向第二代技术的过渡期 , 各大供应商对第二代产品的升级不尽相同 , 技术手段也各具特色 , 第二代产品可节油15%-20% , 从2020年开始将陆续投放市场 。 对于汽车技术发展而言 , 48V轻混技术带来的变化是多方面的 , 除了前面提到的助力发动机(尤其是起步阶段 , 让动力更加平顺及时)、能量回收、车辆滑行 , 还可以降低发动机启停时的振动、甚至为电子涡轮增压器、电动冷却水泵、甚至车载空调提供电力 , 从而大大地减轻了发动机的负担 , 达到节能减排的目的 。 下面 , 我们分别梳理一下各大供应商的48V轻混技术以及相关车企的具体应用 。分页标题

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博世 BOSCH
博世是最早开发48V电气系统的汽车供应商之一 , 目前阶段最主要的产品是面向第二代技术的48V混合动力电池 , 这款锂电池可以安装于众多车型 , 其最大的优势是采用更先进的设计理念:新电池不需要冷却系统 , 用外壳由塑料而不是金属制成 , 这些都有助于进一步降低生产成本 。 其中塑料外壳是最大的突破 , 众所周知 , 在使用过程中锂电会膨胀 , 电池外壳必须承受一定的压力 , 博世的工程师顺利地解决了这项难题 。 考虑到市场对轻混技术的巨大需求 , 博世公司还将提供48V电池以外的其他轻混动力部件 。 博世预计到 , 2025年 , 约有1500万辆汽车搭载48V轻混系统 。

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在中国 , 博世是通过其合资公司——联合汽车电子有限公司(简称UAES)更深度参与48V轻混系统的 。 两年前 , 联合电子就开始着手第二代48V轻混系统的研发 , 与第一代产品不同 , 新产品的特点是将电机与变速器进行集成 , 根据集成位置的不同有多种拓扑结构 , 以较低的成本实现可观的节油率 。 联合电子去年已经完成了样车的搭建 , 并实现了纯电驱动的新功能 , 即在车辆启动阶段可由电机提供起步扭矩 , 从而避开了发动机低效区 , 提升了整车节油率;同时在驾驶过程中也可实现高车速下发动机停机的纯电动行驶 。 此外 , 联合电子开发的第二代48V轻混系统还包括了预测性控制策略功能 , 样车在NEDC工况下可节油21% 。

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梅赛德斯-奔驰在48V轻混系统方面也做了不少实践 , 包括和博世的技术合作 , 目前已经用在了奔驰C级、S级等多款车型上 , 而且不同车型采用的48V轻混技术不尽相同 。 比如 , 国产的奔驰C260和C260L采用的是第一代技术 , 其电机是通过皮带与发动机直接相连的;而最新2018款的奔驰S则升级了48V轻混技术 , 其电机安置在发动机和变速器之间 , 不需要皮带传动 , 效率更高、输出功率也更大 。 这些48V轻混技术为奔驰车型带来了“行驶静、启动加速顺、油耗省”的好评 。
大陆集团 Continental
大陆集团从2017年开始在纽伦堡工厂生产其第一代48V轻混系统 , 最能代表奥迪未来发展方向的车型A8搭载的就是大陆集团48V轻混 , 后来是A7和Q7 , 还有与我们关系最密切的国产A6L , 其3.0T V6车型上也搭载了这套48V轻混系统 。 事实上 , 大陆集团的轻混系统采用模块化概念 , 可根据不同汽车制造商的需求进行调整 , 除了奥迪车型外 , 雷诺风景、Jeep牧马人、2019款的Ram 1500皮卡等诸多车型也搭载了这套轻混系统 。

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奥迪A6L 48V轻混系统(MHEV)的核心是通过皮带与发动机连接的电机(BAS) 。 在减速过程中 , BAS可以进行能量回收 , 并将电能存储在汽车后部单独的锂离子电池中;在怠速状态下 , 大容量的电池会给车载电器更长的供电时间;在遇到红灯时 , 车辆在22公里/小时的速度下就会关闭发动机 , 比传统的启停系统要早得多;在55-160公里/小时的巡航状态下 , 奥迪A6L还可在发动机关闭的情况下滑行40秒 。 根据奥迪的数据 , 这套轻混系统每100公里可减少0.7升的燃油消耗 。分页标题

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在2019法兰克福车展上 , 大陆集团高调展示了其最新的48V轻混解决方案 , 最大的突破是可以纯电驱动 , 电机的输出功率高达30千瓦 , 车辆在80-90公里/小时的速度以内可以靠电力驱动 。 以往 , 如果要让混动汽车只靠电力行驶 , 驱动系统的电力部分通常会采用高达800V的高压技术 , 车辆需要额外的安全保护措施 , 既增加了系统的复杂性 , 也增加了成本 。 而大陆集团工程师的这套“48V高功率系统”成功地解决了这个难题 , 其特点是将电机安置在发动机和变速器之间 , 采用水冷电机技术 , 体积增加不多 , 重量基本没有变 , 而功率却提高了一倍 , 实现了过去强混车型才有的功能 。 大陆集团还计划把这套48V轻混技术推广到插电混合动力车型上 。

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法雷奥 Valeo
法雷奥是48V轻混系统领域中的激进者 , 他们不仅将第一代48轻混技术投入实用 , 并且从48V电气系统的大概念出发 , 将48V变成一个“技术平台” , 不仅有轻混 , 还计划将48V系统应用到插电、甚至纯电动车型上 , 这些想法的步子的确很大 。 截止2019年底 , 法雷奥48V电气系统和轻混系统的订单总额达到75亿欧元 。 法雷奥也是率先在国内量产48V轻混系统零部件的供应商之一 , 他们的相关产品被用到了多款车型上 , 包括吉利博瑞GE、嘉际、星越和刚刚上市的网红车型吉利ICON 。

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以新上市的吉利ICON为例 , 其动力系统为1.5T涡轮增压+7挡双离合+48V轻混系统 , 整车综合最大功率达140千瓦 , 综合最大扭矩300牛米 , 5.7升/百公里的超低油耗 , 0-100公里/小时加速仅需7.9秒 。 该轻混系统是P0结构 , 由法雷奥的iBSG电机、万向的A123磷酸铁锂电池及DC/DC转换装置组成 。 全新一代路虎揽胜极光搭载的“MHEV轻度混合动力系统”也是48V轻混系统 , 这套系统是由万向集团下的A123系统公司提供的 , 电机也应该是法雷奥的 。

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在2020CES电子消费展上 , 法雷奥拿出了48V电气系统的纯电动车样车 , 这是一套与现有电动车不同的低压电动解决方案 , 低压电动车的车速最高100公里/小时、纯电续航可达150公里 , 且比现有的高压电动车更具有价格优势 , 这套48V电动车解决方案很适合城市出行 。 法雷奥还和国内的美团共同推出了基于此动力技术的 eDeliver4U概念车 。

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目前 , 合资品牌和自主品牌都加快了电动化的步伐 , 与一步到位的纯电动车型相比 , 48V轻混系统或许只是一个过渡方案;但对于一般消费者而言 , 选择48V轻混技术车型 , 不但可兼顾燃油经济性和性价比 , 还可提升车辆的驾驶感受、享受市场充分竞争的红利 , 何乐不为 。 针对各大汽车公司提出的终止纯燃油车生产的时间表 , 48V轻混技术也是一个不错的解决方案 , 毕竟传统车企不需要对现有生产体系和配套资源大动干戈 , 这种渐变过程是大家都需要的 。 所以 , 有业内人士预测:未来几年将是混动技术(包括48V轻混)普及的黄金期 , 我们对48V轻混发展保持乐观 , 并期待能推广到更多的车型上 。分页标题

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