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。
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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 。
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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 。
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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 。
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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 。
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