SYSTEM汽車技術的又一次革命

衛東

自2016年1月1日起，中國開始實施第四階段平均燃料消耗標準，標準規定：至2020年，乘用車產品的平均燃料消耗量降至5L/100km，對應CO2排放約為120g/km。目前，全球汽車產業達成的共識是：在發動機和傳動系統技術整合領域，技術改進已經接近極限，沒有進一步電氣化，將無法達標。法雷奧早在2004年就全球首創了汽車自動起/停系統，并為法雷奧在48V混合動力系統領域的領導地位奠定了基礎，為實現中國第四階段平均燃料消耗標準做了良好的鋪墊。

法雷奧48V動力系統

為了幫助汽車制造商降低產品能耗和CO2排放，法雷奧提供了豐富的技術解決方案，包括從起/停和電子增壓器技術到純電動汽車的動力總成系統技術解決方案。法雷奧研發了多種48V混合動力系統，使這些系統適用于所有車型，尤其適用于入門級轎車和中檔轎車。在2016年4月份的北京國際車展上，法雷奧展示了e4Boost 48V動力總成系統，如今該系統已經落地中國，并于2017年實現量產。

這套e4Boost系統由48V iBSG起發電一體機、48V電子增壓器、增強型制動能量回收系統、DC/DC（直流/直流轉換器）和48V電池構成。它的核心優勢包括了：e4Boost 48V動力總成系統在提升發動機效能的同時，降低車輛燃油消耗和CO2排放。該系統最高可幫助車輛提升25%的燃油經濟性，并可幫助車輛提升20%的加速性能。e4Boost 動力總成系統全方位適用于所有級別的車型，可適用于各種型號的汽油發動機和柴油發動機，尤其適用于都市類轎車和緊湊型轎車。法雷奧e4Boost 48V動力總成系統很適用于中國汽車市場，它能有效幫助汽車制造商們達成“至2020年，新車平均油耗降至每百公里5L”的產業既定目標。

核心部件之一是48V iBSG起動/發電一體機。iBSG是適用于48V系統的皮帶傳動式起動/發電一體機。iBSG安裝于發動機前端，與傳統發電機體積相當。由于其同時具備了傳統發電機和起動機的功能，且非常便于集成安裝，因此，這種集成電控的電機將進一步推動傳統能源發動機的小型化和輕量化。

iBSG將幫助大多數量產車型實現高端車型的混合動力系統功能，主要包括：支持汽車起/停和滑行起/停（包括在高速行駛狀態下的滑行）功能；為車輛提供制動能量回收和輔助扭矩；優化汽車變速器的換擋策略，為車輛提供更好的性能和燃油經濟性；iBSG最高可為車輛提供12kW的輔助功率，在車輛起步時輸出高扭矩，在車輛低速行駛需要加速時，為小型發動機提供補充動力；在不影響駕乘舒適性的前提下，提升車輛燃油經濟性，降低約15%的油耗。

核心部件之二是48V電子增壓器。為保證發動機輸出功率不變，發動機小型化技術通常會采用廢氣驅動的渦輪增壓裝置，但會導致“渦輪遲滯”現象。法雷奧48V電子增壓器一舉克服了“渦輪遲滯”現象。與廢氣驅動的渦輪增壓不同，采用磁阻開關技術的電子增壓器，由電機驅動，可做到幾乎完美的即時響應（250ms以內）。作為渦輪增壓系統的補充，電子增壓器在提升駕駛舒適性的同時，能提升27%的加速度。如果進一步結合法雷奧的能量回收系統，法雷奧電子增壓器可提供一種低成本的混合動力解決方案，節省15%至20%的油耗。

法雷奧e4Sport系統作為e4Boost升級版也在2016年的巴黎車展全球首度亮相。該系統在e4Boost的基礎上，又集成了“后軸驅動電機”，最大程度地回收了車輛制動能量并將其儲存在48V電池中，使其能夠為車輛再利用。回收的能量主要用于：通過起動機，增加發動機的扭矩輸出；通過電子增壓器，在車輛加速階段，發動機動力輸出最大化；在純電模式下行駛，以及當車輛抓地力不足時，通過48V eRAD系統和車輛后軸的連接，提升車輛性能，有效地將車輛轉為四驅模式。法雷奧致力于將諸多開創性技術優化集成，為汽車制造商們達成“至2020年，新車平均油耗降至每百公里5L”的產業既定目標。

舍弗勒對于48V車載電力系統的解讀

為了克服傳統高電壓混合動力系統峰值功率短暫的弊病，舍弗勒開發了48V車載電力系統。在當前階段引入48V系統是很好的機會，其價格適中，并且在該電壓水平下，驅動電機可以多產生15kW的功率輸出。另一點是48V系統有著相對較低的安全要求，對于48V車載系統的部件不需要單獨地接觸保護。如果采用約125Wh的小型鋰離子電池，就可以達到純電方式進行低速、短距離行駛，如在泊車或走走停停的交通狀況。

舍弗勒在開發兩種48V混合動力驅動方案。在以往的混合動力車型中，將電機集成到自動變速器并取代液力變扭器已經被證明是一個不錯的解決方案，因為它不需要額外的設計空間。如今，利用48V系統也可以達到同樣的效果。另一種方案是采用48V電橋，這樣可以使傳統的動力總成可以完全不變，除了發動機控制系統以外，48V系統可以通過各種形式被集成到動力總成中，可以與前驅、后驅和電子四驅搭配。

48V電橋具有較高的性價比和較低的觸電保護等級，如集成12kW的48V電橋可以降低15%的整車油耗。舍弗勒開發了48V電橋系統，由電機、兩級行星齒輪組和一個機電式的換擋執行機構組成。因為高度集成的設計，48V電橋可以集成到不同的整車架構中：前置前驅、前置后驅和四驅。為了實現低車速時的純電行駛，電橋采用了非常大的速比19.6∶1，而為了確保在更高的車速（如80km/h）時的混合動力功能，二擋選擇了較小的速比4.4∶1。

大陸集團針對中國市場推出48V微混

2016年8月，大陸集團在中國展出了專為中國市場量身打造的48V微混演示車。以中國知名品牌MPV多功能車為基礎的大陸集團中國首臺48V微混演示車上安裝了大陸集團48V環保駕乘系統。該演示車目前處于第一階段，在新歐洲行駛循環測試中顯示平均最高可達13%節約能耗。

此項新型混合動力技術由三部件構成： 一臺集成逆變器的電機（取代12V發電機）、一塊48V鋰離子電池以及一臺用于在兩套車載動力系統中進行能量交換的轉換器（直流/直流轉換器）。該系統能夠方便地集成到裝有常規驅動系統的車輛中，而與此同時又能讓后者擁有目前只有在高壓混合動力系統中才能見到的強大功能，如駕駛過程中滑行時關閉發動機，實現超快而舒適的發動機起動以及高效的制動能量回收功能等。大陸集團這項新技術在2016年年底由歐洲汽車廠商首次進行量產，中國及北美自由貿易區汽車廠商將緊隨其后。

大陸集團計劃到2020年時推出全新48V系統，預計可將油耗再降低7%。面向2020年以后的其它48V配置的解決方案是進一步增強高效優勢，同時減小裝機空間、減輕重量 ，同時又不會增加成本。當48V汽車與大陸集團的電子地平線系統連接后，依托聯網能量管理系統（cEM），能耗可再降3%～4%，車輛行駛能效也同時得以進一步提升。車輛可接收高分辨率路況信息，并據此調整行駛方案。

高效內燃機與電氣化技術驅動未來智能交通

在2016年的博世技術體驗日上，博世也展示了48V電池低壓混合系統。48V系統包括助力回收電機、DC/DC轉換器和48V電池，其中，48V電池是核心組件。車輛制動時，48V電池可以儲存回收的制動能，而后直接將其提供給車輛驅動裝置，并供應給車輛電氣系統。車輛減速時，助力回收電機回收能量，并將其儲存到電池中。該能量可用于提供動力輔助和穩定車輛電氣網絡。博世48V電池具有設計緊湊、布置靈活、實現靜音運行、無需額外冷卻裝置、易于車輛系統集成的特點。同時，該電池性能可靠，使用壽命長。

對于梅賽德斯-奔馳來說，已經計劃全面推出48V車載電力系統。奔馳正在推出不知疲倦的新一代馬達/發電機。皮帶驅動的新一代馬達/發電機RSG（belt-driven starter generator）就像傳統內燃機的發電機一樣，在駕駛中，它會協助啟動內燃機、協助加速和回收能量。它使用了傳統的發電機安裝位置，不會影響動力系統的原設計。對于48V動力系統來說，在RSG 的現有平臺上實現對接十分輕松。

對于結合在一起的集成起動/發電機ISG（integrated starter generator） 來說是一個安裝在發動機與變速器之間的強大電動馬達。集成起動/發電機取代了傳統內燃機的發電機和起動馬達，它會協助內燃機達到更高的效率和能源利用率，如在加速時、高效率能量回收時。尤其是使用了48V電瓶后，會帶來更好的燃油效率。

48V車載電源能提供原12V電瓶4倍的電能，但它并不需要高電壓混合動力電源系統的附加安全保護結構。此外，這種48V的低電壓電池系統將能夠儲存足夠的電能來驅動電機，這可是以前被高電壓混合動力技術所壟斷的專屬領域。因為48V電池具有了混合動力的功能特點：能量回收、助力、采用電動機驅動車輛模式，實現了首次在沒有高壓部件的情況下的強混合動力功能。此外，因為這種起動機擁有非常好的耐用性，可以讓車輛在行駛中更頻繁地關閉、起動發動機，如當車輛逐漸減速停車時，或者車輛滑行時，在任何不再需要額外動力的時候，而在車輛高速行駛時只要駕駛員一抬起油門踏板就會實現發動機停止做功的節油模式。

還會有更多的車輛電能消耗系統受惠于集成的車載48V電源系統，如自動空調控制系統、電加熱部件或者是電風扇。在做功完全相同的情況下，電流只是傳統部件的1/4。這意味著傳遞電能的線束可以做得更薄或更細，帶來的是更輕量化的設計——這也會直接帶來節能減排的收益。

除了減少燃料消耗和CO2排放，48V車載電源供應也帶來了更好的舒適性，這是因為48V的車載電源帶來了不管發動機是高速運轉還是怠速運轉都非常平滑的優勢。這更有利于控制發動機啟動時的NVH特性，可以讓你幾乎感覺不到發動機啟動，發動機的再次運轉給你的感受就像發動機從來沒有停止過。48V車載電源系統也為娛樂信息系統和駕駛輔助系統的進一步擴展鋪平了道路。