只要3分钟,看懂48V轻混系统的工作原理
倘若你在几年前跟人讲48V轻混,听的人一定是一头雾水。然而近两年来,48V轻混几乎已经成了汽车行业的宠儿,现如今众多车企已经瞄准了48V轻混系统,比如,高端车型奔驰、奥迪,还有自主品牌吉利、长安等等。
那么问题来了,原本偏门的48V轻混为何摇身一变成为汽车厂商的宠儿?
大家都知道,目前国家正式在车企中实行“双积分政策”新规,在这场”双积分大考“开始后,部分新能源车企赚得盆满钵满,但更多的车企是要为此付出高昂的代价,除了需要耗费巨资购买积分之余,还有可能面临停产的结局。
所以寻找新的技术,实现可持续发展成为很多车企的头等大事,这个时候48V轻混就派上用场了。
读到这里有同学可能会好奇,为什么不是纯电汽车呢?我解释一下,首先新能源市场早已不是当下的行业风口所在,发展障碍多多。
所以在电池技术未取得进一步突破的前提下,新能源领域的研发成本仍会持续高昂。
最后还有传统的混合动力(HEV)、插电式混合动力(PHEV)不仅在研发和生产上有一定难度,专利和成本同样是一道门槛,因此要车厂完全转型放弃原本的汽油车是很不现实的。相比之下,48V轻混是一众厂商进退维艰之时,最好的选择。
顾名思义、48V轻混系统是在12V蓄电池基础上,增加了一套48V锂离子电池的混动系统。但这两者并不是替代关系,其中12V电路仍然负责处理传统电气负载,如照明、点火、音响系统等传统用电器。而新增加的48V电路负责支持主动式底盘系统、空调压缩机以及再生制动系统等等。
搭载48V轻混系统的车辆可以通过动能量回收、发动机快速启动和发动机辅助牵引动力功能等等改善车辆的燃油经济性,降低尾气排放。
而之所以称为轻混是因为这套系统在开发之处,其中的电动机几乎不参与直接驱动车辆,而是作为能量回收的工具,来辅助发动机工作。目的是让全车的用电设备尽量脱离对发动机的依赖,使发动机更加合理的驱动车辆行驶。
48V轻混有着更高的电压,所以可以驱动更大功率的启停电机,能够更轻松地带动发动机曲轴,使得系统工作的延时更短、顿挫感更小,众多老司机们的痛点也就迎刃而解了。
而且,48V系统有了更大容量的蓄电池、更大功率的电机,所以比起一般的启停系统能实现更多功能,譬如车辆起步、短暂停车的时候,带48V系统的动力总成可以采用纯电驱动,从而避开燃油车起步时最耗油的怠速阶段。刹车、滑行的时候,还可以通过发动机制动回收一部分动能,减少过程中的能量耗散;有一些48V系统,甚至可以在发动机停机的状态下短暂接管空调,给空调压缩机供能,避免空调一并停机。
另外,学过物理的人,都会知道有这么一个公式:
对于一个供电电压U恒定的电路系统,要满足更高的功率需求P,那么就必须要降低内部电阻R。
对于车用的电子系统来说,就要用更粗的导线,这势必导致整车重量的增加,既提高了成本,又影响了油耗。但是如果直接提高电压的话就省事多了。不但高压线束的直径可以减小,甚至诸如电机等元器件的体积也可以减小。所以它对整车轻量化来说是非常有好处的。
可能有人会问了,既然这样,为什么不选择比48V更大的电压呢?这是因为如果电压太高的话,就要考虑到高压电路保护、电磁兼容性、车载电气系统的稳定性等问题了。
如此一来,开发成本就会迅速提高。而48V的电压是一个在成本、安全、性能等方面兼顾比较好的选择。
而且在这个框架下,系统设计不会过于复杂,大多数燃油车都可以沿用原来的动力总成架构、总布置,能节省很多开发的功夫(资金&时间)。
当然,48V毕竟依然是高压系统,从设计、线束选型与保护措施等方面要做的额外防护,依然会比传统燃油车更考究,成本还是会有所上升——但是这已经可以控制在一个比较合理的范围内。
优点
·相比于高压混动系统,成本更低。
·低于60V安全电压,不需要增加额外的电压保护。
·相同功率下工作电流只有传统12V系统的1/4,损耗更低。
·可直接驱动发动机上的高负载附件,降低发动机负载。也可支持更大功率车载设备。
缺点
·电压升高,对设备电磁兼容要求也会提高。
·48V电压下会存在电弧,会有一定的风险隐患。
·原来的12V车载设备迁移到48V,需要进行重新开发与测试,同时成本也会有所提升。
纯燃油车消失、取而代之的是48V轻混的世界:
在当前的大环境之下,排放法规的收紧已经成为了不可逆转的趋势,甚至已经有很多国家传出要在某一年之内停售燃油车。而以当前的技术水平和环境之下,要提前停售传统燃油车,显然是为时过早的,所以轻混系统对于很多数主机厂来说是最好的选择。
高工车评认为,48V轻混系统已经成为了传统汽车过渡到新能源汽车的桥梁,未来一段时间,中国将会成为普及48V系统的主战场。
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