配置48 V系統后汽車的節油效益研究

錢國剛,周 華,方茂東

(中國汽車技術研究中心， 天津 300300)

配置48 V系統后汽車的節油效益研究

錢國剛,周 華,方茂東

(中國汽車技術研究中心， 天津 300300)

“電機取代電液”是汽車控制技術的發展趨勢，48 V系統提供了合用的功率電機及控制電機部件。電動增壓、智能化凸輪相位調節、變壓縮比發動機等發動機節油技術都受益于48 V電機。發動機水泵和機油泵改成48 V系統驅動，可減少功耗并簡化結構。48 V電機的操縱性能使雙離合變速、CVT等達成快速響應，也削減了變速器伺服件上的動力損失。48 V電氣支持“斷離合滑行”模式，免除了車輛緩減速時的發動機泵氣損失，滑行距離大幅延長。48 V有利于削減車風阻技術的實現。制動時48 V電機對車輛動能回收更多，給車輛提供電力來源。座椅主動通風等各附件在48 V電氣下更高效，有節油效果，使用舒適感更優。磷酸鐵鋰、磷酸釩鋰、鈦酸鋰及三元鋰電池可以作為48 V電氣架構的電池。因此，有節油潛能的多項技術手段依托于48 V系統。

48 V系統；汽車；電機；油耗

在下一階段燃油經濟性/CO2排放標準推動下(美國(2017—2025)、歐洲(2020—)、中國(2021—2025))，為進一步降低內燃機動力汽車油耗，許多汽車制造商在高于12 V電壓的電輔助技術藍海里尋求手段。與強混、中混相比，40 V上下的電氣架構均衡兼顧了配件成本、節油效果和乘員用電安全，與當前制造平臺承繼性佳，市場優勢突出。這一技術路線曾遭挫折，例如1990—2004年間42 V電源工作組倡導的42 V標準ISO/DIS 21848—2004(名義電壓為36 V)無疾而終。現今新開發的很多節油技術要由數千瓦級電機驅動，歐洲多家企業聯合于2011年提出推薦性標準LV148，即48 V標準(名義電壓48 V)。近2年來，加入48 V車型研發的車企越來越多。

1 48 V電機操控性能和對車輛油耗的影響

汽車行駛時發動機負荷和轉速變化頻繁，子系統要給出瞬態響應，因此多采用可控性強、瞬態響應快的電執行器，例如電液機構、電機機構等。傳統12 V電氣規格足以驅動電液機構的電磁閥，借助液壓來驅動機構完成操控動作。然而12 V電壓無力驅動一些功率較高的功率電機及控制電機，相應的節油技術就無法采用。近年來48 V規格工業級器件、小微電機發展成熟，在技術水平及成本上已適合用作汽車配件。“電機取代電液”正成為汽車技術動向。從12 V升級到48 V，功率電機及控制電機的電功率上限值從3～5 kW(峰值6 kW)擴展至高于20 kW[1-2]，大大拓展了其發揮效用的場合。該技術主要應用于直接耦合驅動力、輔助提高發動機燃效(電動增壓、可變氣門技術和可變壓縮比技術等)、發動機附件的電氣化(電子水泵、電子機油泵等)、減小阻力、改善傳動系運行狀況、電液系統替換為電機執行等。

1.1 直接耦合驅動力的電機

48 V電機的功率水平已適合用作車輛驅動力輔助來源，例如短時用于電助力、電爬行等。當48 V電機提供額外驅動力時，依其所處位置可以分為P1～P4等4種方案[2-3]，如圖1所示。各方案都能實現電助力功能，P2、P3和P4方案還可實現電爬行功能。電助力功能使發動機工作在更高燃效的工況點，能降低油耗。電爬行的節油功效與混合動力汽車的節油原理相同。對于配備雙離合變速器的車輛，P3、P4方案里的電爬行功能有助于避免起步低速時離合器片過熱及傳動頓挫問題。上述功能在12 V系統里則不便達成。

圖1 電機直接耦合驅動力

1.2 提高發動機燃效的技術

近年來有多項提高汽油發動機燃效的技術獲得了廣泛應用，例如從熱力學角度出發的可變氣門技術以及渦輪增壓技術等。48 V電氣架構使這些節油技術得以“落地”。

1.2.1 電動增壓器

汽車廢氣渦輪增壓技術能降低燃料消耗率3%～10%，然而低速時發動機有限的廢氣量不足，無力推動渦輪高速旋轉，位于進氣道正中央的渦輪壓縮端葉片反而阻滯了進氣，導致轉矩特性被抑制，燃油效率不佳。當前的改善手段例如零件輕量化、采用大小雙渦輪、應用可變幾何截面渦輪使遲滯效應有所緩解，但不能消除。市區工況走走停停，低車速多，受制約更明顯。

電動增壓器是一項改進手段，由獨立的電機拖動壓氣機向發動機進氣端增壓補氣。零部件公司CPT在2000年提出可變扭矩增強系統VTES(variable torque enhancement system)，近年來又開發了12 V電壓(功率2 kW)的電動增壓器，但性能不適合車用(見圖2里箭頭所指曲線)，壓氣機的質量流量和增壓幅度之間為此消彼長，解決辦法是提高電功率，即升級到48 V。

圖2 12 V及48 V下電動增壓器特性

法雷奧給新款柴油車奧迪SQ7配套了48 V的7 kW功率電動增壓器，響應時間小于0.25 s，最高轉速 60 000～70 000 r/min，其主體結構為開關磁阻電機配合離心壓輪，電機轉動慣量小，離心壓輪可達成較大增壓比。電動增壓器與傳統渦輪增壓器組合應用的一種方案見圖3。電動增壓器在發動機低轉速時可以瞬態提速，通過該分支的氣流量由旁動閥切換來加以控制。工作時，電機驅動壓氣機增加進氣量，迅速提供大扭矩。當發動機為高轉速時，整套增壓系統又切換到廢氣渦輪增壓。在電增壓時段里，發動機能額外輸出的功率為電動增壓器本身消耗能量的3～5倍[3]，總體可節油2%～3%。

圖3 電動增壓器與傳統渦輪增壓器組合應用的一種方案

英國Aeristech公司2015年發布了最高轉速可達150 000 r/min的電動增壓器原型機，其由具有低慣性特性的永磁開關電機來驅動離心式壓氣機，響應時間小于0.4 s[4]。MAHLE動力公司將其裝在一款1.2 L三缸汽油機上，實現了250 kPa持續增壓。

博世、霍尼韋爾、三菱、博格華納、皮爾博格、博世馬勒等零部件公司也在積極開發電動增壓器。奔馳、馬自達、大眾、韓國現代等整車公司也宣稱將運用此項技術。

1.2.2 可變氣門技術

可變氣門技術通過調整配氣相位等手段來提高充氣效率，優化汽油發動機的熱力學特性，削減熱量損失和泵氣損失，可顯著提高直噴汽油機的燃燒效率。相位調節的實現手段有：“凸輪軸調相器”“凸輪軸調相器+電液挺桿”“凸輪軸調相器+凸輪移位+電動執行器”“機電凸輪軸相位調節裝置ECP”“凸輪軸調相器+電機控制中間軸”“電液系統”等。ECP部件由特制的低長徑比無刷直流電機和一個高減速比齒輪組組成，可以提升凸輪軸調整效率和精準度[5]，能對怠速起停發動機正時驅動負荷特性改變作出配合響應。該技術優勢顯著：不受低溫時機油黏度增大的制約；動態響應快；可達成更理想的殘余廢氣百分比；無需液壓儲壓器部件等，但成本制約了該技術的應用。舍弗勒2006年將ECP技術引入奧迪車型，有預測認為當其費用小于或近于液相調壓器時將替代后者。特制電機是導致其成本加倍的主要因素，48 V 電機運用到ECP上可望降低成本。

全可變氣門可以進一步實現氣門升程調節，例如寶馬Valvetronic系統等。更前衛的一些方案可以使進氣門的作動不再依賴曲軸傳遞來的動力，操控更靈活。這些方案分為電磁閥液壓操縱及電機操縱2種。電磁閥液壓操縱的范例有菲亞特與舍弗勒2009年聯合推出的Multi-Air/UniAir；電機操縱的有Camcon Automotive公司新近推出的IVA控制機構。后者由電機驅動小凸輪軸帶動搖臂推動氣門，免除了發動機驅動力在凸輪軸上的直接消耗。48 V電機更容易達成此作動。該公司預期IVA能使油耗下降8%，實現更高功率，提高低轉速下的扭矩。

1.2.3 可變壓縮比技術

可變壓縮比技術能兼顧發動機效率目標與抗爆震目標：以高壓縮比應對低負荷工況，提高效率；以低壓縮比用于高負荷工況以抑制爆震。VC-T技術方案即是其一，它以固定在發動機側壁的步進電機帶動一套杠桿機構從而使連桿在不同狀態間切換，達成8∶1(高性能)到14∶1(高效能)之間任意比率的壓縮比。預期首款車型將是2017年末投產的英菲尼迪QX50。調節機構由步進電機或伺服電機控制，特性曲線受電壓值影響。圖4顯示步進電機的保持扭矩數值隨轉速升高而降低。電壓僅為12 V時，在設計時不得不在轉速與力矩之間有所折衷，而48 V電氣架構賦予設計更大靈活性。直流無刷電機類伺服電機的扭矩隨直流母線電壓及占空比的增大而增大。與12 V 相比，48 V拓寬了電機調節能力。

圖4 步進電機在不同電壓下的扭矩特性

1.3 發動機附件等系統的電氣化

傳統上，發動機曲軸輸出的驅動力有少部分被水泵、機油泵等發動機附件和空調壓縮機等其他附件消耗掉。改用其他機構來驅動就可以避免這些損耗。汽車使用時其水泵要持續運行，改換成電動水泵時應選配的電機功率為0.4～1 kW。48 V電氣架構下電機效率高，能實現這一驅動功率。48 V電動水泵不僅更便于發動機熱管理和減少能耗，還簡化了車輛構件，減少了組件單元和減輕了車質量，有助于輕量化。12 V電動水泵曾用在寶馬公司2005年的N52系列汽油機和奧迪公司的個別車型上。隨著48 V電氣架構的應用，電子水泵將逐步取代傳統的機械水泵。

發動機機油泵的電氣化是另一項節能選項。有實驗研究顯示：在一款1.5 L柴油機的機油泵上進行的機油壓力控制優化，僅通過降低在活塞部位冷卻方面的油壓就降低了4.5%油耗，而降低曲軸上轉軸部位油壓也使小負荷工況下的油耗率降低4.5%[6]。48 V電氣下的油泵能夠更便捷地實現這些控制。

1.4 改善傳動系運行狀況的技術

車輛傳動系依托變速器等部件輸送驅動力，變速器、離合器的操縱機構對傳動效果影響甚大。操縱機構可以是電氣液壓控制，也可以是電機控制。12 V電機性能不佳，汽車行業只得選用電液控制。電液控制機構缺點較多：質量大、加工難度大、功耗多、液壓油清潔度要求高、低溫時液體黏度特殊、難于維護。48 V電氣架構使得電機功率達到十幾千瓦，性能則與電液控制相當。

某些電液控制裝置里產生壓力的動力源即電機和油泵，也同樣可以受益于48 V電氣架構的高能量轉化率。

1.4.1 自動變速器的換檔執行機構

雙離合變速器有優良的動力性和節油能力，配套量迅速增長。雙離合變速器執行機構主要分為電液控制滑閥箱及電機操縱2類。液壓滑閥箱以其可操控性好的優勢成為當前12 V電氣架構下的主流解決方案，然而它也有一些不足，例如控制結構復雜、控制精度受液壓油制約、系統可靠性稍遜等。

電機操縱方式其中一個實例為6DCT250-干式，其以2組離合機構分別控制雙離合變速器的2個離合片，其中一組的驅動力傳遞如圖5所示。電機控制絲杠以正反轉、轉速等作動來推拉螺母，牽拉傳動機構完成離合器片的結合、半結合、完全分離等動作。

圖5 電機操控離合器片狀態切換的機構

此方案結構簡單，控制方式更為直接，具有可靠性好、便于維護等優點。傳動軸減為2軸，減低了摩擦損耗，有助于提升燃油經濟性。另外，它的響應時間不及電液控制滑閥箱，后者響應時間為僅數毫秒，而電機操縱方案里12 V電壓電機性能局限，致使操作臂建立壓力時不像液壓滑閥箱控制得精準，在操作臂壓力釋放時反應不夠快速。

格特拉克等雙離合變速器廠家采用電機操縱技術路線，如圖6所示。換擋撥叉控制單元也由電機驅動，2個步進電機分別控制單數擋位轉動鼓及雙數擋位轉動鼓，動力由圓柱凸輪機構傳遞，推動換擋撥叉直線往復運動。結構簡單緊湊是此方案的一個優點。

若從12 V換到48 V電氣架構，電機執行器輸出的力矩可望提高數倍，則可以克服操控性上的弱點，得到更廣泛的應用。

除了雙離合變速器，CVT變速器也同樣有望從48 V電機操縱上受益。

傳統上，金屬帶式無級變速器CVT 系統工作時由電磁閥液壓系統來保證發動機轉矩傳遞和實現速比變化。夾緊力控制閥的作動依托于加壓液壓油，而速比控制閥采用電磁換向閥或液壓驅動。若能把由消耗發動機驅動力的加壓油泵也去除掉，就可以進一步減少損失，提高傳動系統效率。2010年以來多篇文獻介紹了電機操縱夾緊力方案[7-8]，其中一例如圖7所示。

圖6 電機操控換擋撥叉狀態切換的機構

圖7 電機操縱夾緊力的CVT

圖7中：電機1功能是控制速比，其中一種方案采用3級齒輪減速和1級螺旋傳動減速；電機2功能為夾緊力調整，例如某設計里設定電機最大扭矩為0.5 N·m，則要先經由減速傳動比為100的齒輪組，然后由絲桿螺母機構把轉動轉化為直線位移。傳動系的輸入扭矩突變或CVT速比迅速變化都會使從動盤的需求夾緊力發生較大變化。從圖4的12 V特征曲線推測，匹配傳動比為100的減速齒輪組的目的是提升扭矩進而達到大的夾緊力，但大減速比犧牲了機構動態響應。

電機控制的CVT與怠速起停更匹配。當前電液執行控制器工作依賴于發動機動力建立的液壓，怠速起停車型的CVT變速器機構不得不額外設置一套電動油泵部件組來保持液壓，以應對停車時或車輛剛起步時的換擋需求，導致在成本、能耗和可靠性方面有所不足。由電機操控的CVT沒有這些弊端。與12 V時相比，48 V電氣架構下電機操縱機構減速比更為優化，齒輪個數少，整套機構動態特性水平可望提升到與電液控制相當。

電機控制的另一潛在優勢是避免了電液操控系統的過熱問題：在行駛工況負載長期頻繁變換時，一些CVT車型電磁閥液壓系統作動生熱過多，而其密閉性的結構又使得熱量難以及時有效地轉移給潤滑油，熱量積累觸發熱保護策略，使車輛進入跛行模式。

1.4.2 自動變速器之外的傳動系部件

電機替代電液系統執行控制器是一項應用。除此之外，與驅動力傳遞相關的其他技術手段還有應用傳動系主動預加熱來減小低溫環境時阻尼的技術等。“斷離合滑行”從傳動系統入手來削減阻力：在緩減速工況下，車輛控制系統主動斷開離合器，發動機停轉，車輛泵氣損失也就不再發生。其效果類似于手動擋車輛的“N擋”滑行，滑行距離大幅延長，從而降低油耗。保時捷公司的“coasting” 滑行技術已獲得歐盟ECO-innovation認證。

1.5 減小阻力的技術

汽車理論說明，車輛消耗燃油獲得驅動力，通過克服4項阻力來驅動車輛。在48 V電氣架構下，加速阻力、車輛道路阻力和風阻能得到削減。

48 V電氣架構給車輛削減轉動慣量提供了潛力，如未采用雙質量飛輪的車型。傳統汽車在設定飛輪轉動慣量時需要兼顧的一個因素是車輛的起步，48 V電機在車輛起步時可以提供電助力，因此飛輪的轉動慣量可以設定為更低數值。轉動慣量減小，則車輛旋轉質量換算系數降低，車輛旋轉部件所導致的加速阻力減小。

在48 V電氣架構下，車輛線束等多項電子電器部件可以輕量化，電液式控制單元、水泵機油泵等傳統樣式泵類可以被更輕的電機單元替代，皮帶、鏈條等許多零件得以取消，這些變化可促使車輛輕量化，降低道路阻力。

車輛懸架系統的各項電控技術需要高功率電器來驅動，例如48 V電器。奧迪車48 V車型已運用了主動防傾桿功能。類似地，懸架高度主動調節技術將有望獲得更多應用。在高速和中等速度時主動降低車輛高度，一方面可減小車輛正面投影面積(即迎風面積)，另一方面可減少側向風帶來的偏向力矩影響，兩者都有助于削減車輛行駛風阻。

進氣隔柵主動關閉技術也有望從48 V電氣系統受益。當進氣隔柵導入氣流來對車輛發動機倉的部件散熱時，副作用是加大了風阻。在應用時，希望車輛冷起動等行駛階段不會發生發動機過熱，而且希望發動機盡快進入熱車狀態，以縮短耗油偏高的冷起動時段。因此，這時可以關閉進氣柵[9]，即位于進氣隔柵后面的特設部件被電機驅動以達到分隔作用。48 V電機功率高，更適合用來驅動隔板改變形態。

2 車輛能量回收系統更高效

采用上述技術實際運行時需要額外消耗車輛的電能。多數48 V電氣架構不采取車外充電方案，所耗電能主要通過車輛制動能量回收等技術手段來獲取。

2.1 更高效的制動能量回收

在P2、P3、P4構架下，制動時車輛離合器可以處在斷開狀態，車輛動能不再被發動機泵氣耗費，則可供回收的能量顯著增加。車輛動能的一部分轉移到制動能量回收系統，變為電能存儲。另一方面，48 V電機的能量轉化率更高，進一步提升了回收的電量。目前48 V系統的電能管理方案通常安排12 V及48 V電池各1個，分別對應于2個電氣架構。48 V制動能量回收可以供電給各個用電設備，使發動機驅動發電機發電的情況減少，節約燃油。

2.2 主動減振器等獲取電能

由于車輛綜合運用多項手段所需的電量較大，在一些場景下電能耗費會超出制動能量回收的電能。當制動能量回收所獲得的電能不足時，就有必要擴充電能獲取渠道，例如以道路行駛時的震動作為能量源。實現的技術手段有2種：一是電液主動減振器，它在被動模式下發電，在傳統液壓懸掛上鏈接1套真空閥，將液壓桶吸收路面震動產生的能量轉化為電能；二是機電式扭轉減振器eROT(圖8為eROT布置在車輛后軸狀況)，它由電機充當阻尼器，取代傳統的液壓筒，電機阻尼力通過擺臂傳遞至吊耳及車輪，來抵消不平路面的震動沖擊，有測試顯示eROT在德國的普通道路上回收功率能夠達到0.1 ～0.15 kW。eROT還能夠顯著縮小懸架的幾何結構，調教自由度更寬。eROT技術所匹配的電機應具有足夠的扭矩，在 48 V架構下得以實現。

再者，太陽能電池板等技術也是獲取電能的輔助手段。

圖8 機電式扭轉減振器eROT

3 48 V架構車輛上電驅動的各部件

除了上述各項功能以外，汽車的許多附件也由電力驅動運轉，耗電量較高的有外部照明燈具、電助力轉向系統、ESP、車燈、電動雨刮、音響系統、發動機冷卻風扇、方向盤電加熱、座椅主動通風、座椅加熱、風擋玻璃電加熱、燃油泵、點火系統、車窗升降器、真空泵、后避震器等。上述電器運行效果都有望受益于48 V電氣架構下的低損耗及高功效，導線上的損耗可以減少為1/16。

座椅主動通風給乘員帶來的涼爽感受更為直接，乘員感覺涼爽了就會調低乘員倉制冷量，空調系統負荷減少，進而達成節油效果[9]。在48 V電氣架構下容許更高能效的風機應用。除了節油，座椅主動通風還提升了乘員舒適性。48 V電氣架構利于提高汽車空調系統的各個風機和加熱單元的效率，空調系統電加熱部件的電線損耗可以顯著削減。但目前還難以判斷電力驅動的空調壓縮機是否比由內燃機驅動空調壓縮機方式更節油。電驅動壓縮機的優點之一是與怠速起停之間不沖突，有利于乘員艙溫度保持。

電加熱催化器的節油效力仍有待研究。作為降低汽車冷起動排放的方法，電加熱催化器、二次空氣等減排技術曾用于美國發售的多款車型上，后因成本原因而退出市場。近年來新車型大多應用了推遲點火提前角等冷起動減排策略，以犧牲大約幾十秒冷起動時段里的油耗代價來換得催化器溫度快速攀升起燃。研究顯示[10]：1.5 kW的電加熱催化器來替代推遲點火提前角時，也能把催化器起燃時間減少到54 s，但電加熱所消耗的電能折算為燃油量卻相當于多耗油13%。當然，如果這部分電能來自于上次行駛結束時的制動能量回收，總體效果則是省油的。在傳統12 V架構下催化器起燃時間長達1 min左右，顯然不能應對我國國五、國六排放標準尾氣污染物限值；48 V架構下催化器起燃時間有望縮減75%，則能及時發揮尾氣排放控制系統功能。當然測試循環工況等因素也會影響電加熱催化器節油價值的體現。

4 48 V電器架構的電池

48 V車輛運用的技術不限于怠速起停，其電池的各方面性能應該不遜于當前怠速起停汽車所采用的AGM、EFB電池，例如高倍率放電特性、低溫特性、高溫特性、大電流充電特性等。若低溫下大電流充電特性不佳，秋冬季時北方地區車輛的制動能量回收就受到制約。不耐高溫的電池在 48 V系統布置靈活度差，要規避發動機倉里高溫區域需專設散熱單元，不便應用。除了保證電池性能，更要避免電池內部組件在低溫、高溫環境下發生損傷乃至失控。從當前已發布的48 V車型配置和文獻[11]來看，主流解決方案為鋰電池。例如長安某款汽車采用了三元鋰電池，通用擬配套的萬向公司A123磷酸鐵鋰電池采用了過磷酸技術。再者，從原理上看磷酸釩鋰和鈦酸鋰電池也很適合48 V系統。磷酸釩鋰電池低溫性能較優，不過其批量化生產能力才剛起步。鈦酸鋰電池高倍率充放電特性和高、低溫性能優良，而能量密度稍嫌不足。這幾種鋰電池近年來性能提升顯著，各有長處，為48 V電氣架構提供支撐。

在P1、P2、P3及P4架構下，再考慮到用電附件配置的簡略/豐富程度，鋰電池電量需求分布在一個較寬范圍內。例如以10 s電池模塊功率為指標，大體在12～27 kW。電池電量波動范圍通常小于0.2 kW·h。出于成本考慮，在48 V系統投放市場初期鋰電池電量通常在0.25～0.5 kW·h范圍，例如博世公司的48 V電池，以及A123公司的0.37 kW·h電池。在P4架構和電附件電功率大的車輛上，電量需求可達0.4 kW·h[1]，相應鋰電池電量應該在1 kW·h以上。

5 結束語

得益于加嚴的汽車油耗限值和汽車控制技術的電氣化趨勢，48 V系統技術發展迅速。小微電機和鋰電池的性能提升給48 V系統提供了器件基礎。電池是48 V系統的一項關鍵要素，有多種鋰電可供選用。

48 V系統里，功率電機可用于電動增壓器和電動水泵、電動油泵等附件，使發動機效率更高，輸出功率更大；用在P2、P3、P4部位的功率電機可達成弱混。更多規格控制電機布置在操縱發動機的控制部件及傳動系的各控制部件中，取代電液控制，使發動機更高效和傳動系統功率損耗更少。再者，個別控制電機用于調節底盤形態或開合進氣隔柵，起到減少阻力效果。48 V系統電效率高的特點也使得座椅主動通風等間接節油手段更具可行性。將上述多方面的節油技術綜合起來可以顯著降低車輛油耗。

[1] AZIZ A,SAEED K R,BERISLAV B,et al.A123 Systems Inc.Exploring the Opportunity Space For High-Power Li-Ion Batteries in Next-Generation 48V Mild Hybrid Electric Vehicles[G/OL].SAE Technical Paper 2017-01-1197:4-9.http://papers.sae.org/2017-01-1197/

[2] RAN B,VICTOR A,JAMES B,et al.Effect of 48V Mild Hybrid System Layout on Powertrain System Efficiency and Its Potential of Fuel Economy Improvement[G/OL].SAE Technical Paper 2017-01-1175:2-8.http://papers.sae.org/2017-01-1175/

[3] DR OLIVIER C.6thAachen Colloquium China Automobile and Engine Technology 2016:12+12V and 12+48V:A Modular Approach for Components and Electric Architectures[Z].2016.

[4] HIEP H T，BRYN R,KEVIN G.Developing a Perfor-mance Specification for an Electric Supercharger to Satisfy a Range of Downsized Gasoline Engine Applications[G/OL].SAE 2016-01-1041:2-6.http://papers.sae.org/2016-01-1041/

[5] NORBERT I,PETER P.舍弗勒亞太區汽車技術研討會(首屆)[M]//Andreas Strauβ,et al.液壓調相技術走向何方？.北京：[出版者不詳]，2010:22-28.

[6] PAUL J S,LI C,QILE L.A Modified Oil Lubrication System with Flow Control to Reduce Crankshaft Bearing Friction in a Litre 4 Cylinder Diesel Engine[G/OL].SAE Technical Paper 2016-01-1045:2-3.http://papers.sae.org/2016-01-1045/

[7] 張蘭春，貝紹軼，倪彰，等.帶式無級變速器速比控制系統研究綜述[J].機械傳動，2014(12):2-3.

[8] 葉明,李鑫,羅勇.機電控制CVT夾緊力可變機構性能分析[J].中國機械工程，2015，26(3):398-402.

[9] U S Environment Protect Agency.EPA Final Rulemaking for 2017-2025 Light-Duty Vehicle Greenhouse Gas Emission Standards and Corporate Average Fuel Economy Standard,EPA-420-R-12-901[R],2012:557-558 & 582-583.

[10] KESSELS J T B A,FOSTER D L,et al.Fuel Penalty Comparison for (Electrically) Heated Catalyst Technology[J].Oil & Gas Science and Technology-Rev,IFP,2010,65(1):47-54.

[11] ZHANG Z L,JIN Z H,PERRY W.Model-based Evaluation of Chemistry Selection for Dual Energy Storages for 12V Advanced Start-Stop Vehicles[G/OL].SAE 2016-01-1209:2-8.http://papers.sae.org/2016-01-1209/

ResearchOverviewof48VSystem’sFuelSavingPotentialforAutomobiles

QIAN Guogang， ZHOU Hua， FANG Maodong

(China Automotive Technology & Research Center, Tianjin 300300, China)

Solenoid valve controlled hydraulic components are being substituted by eclectic motors in vehicles gradually. 48V system provides reliable framework for the devices composites of driving motors and control motors. ICE can achieve better fuel efficiency with the support of some 48V techniques, such as e-supercharger, intelligent cam phase adjustment, and variable compression ratio engine, etc. 48V system makes it feasible to drive cooling pump or oil pump by electric, so that the energy consumption could be reduced and engine structure could be simplified. The weakness of DCT and CVT transmission can be overcome by applying 48V control motors, while the power loss due to their auxiliary parts is reduced too. Coasting function may function properly in support of 48V system, and fairly amount of fuel can be conserved as the result of longer coasting. Active adjustment of suspension height and active grill shutter technique can also benefit from higher control voltage. More electric energy can recovered in brake phases by 48V motor, which will be released later to power many devices. Accessories can be of higher efficiency and better performance in 48V system, such as active seat ventilation. LFP, LVP, LTO and NMC lithium battery are choices for electric storage in 48V system. 48V system enables many techniques of fuel saving potential.

48V system；automobile; motor；fuel consumption

2017-06-29

中國新能源汽車產品檢測工況研究和開發項目

錢國剛(1977—)，男，碩士，高級工程師，主要從事汽車排放與節能研究，E-mail:qianguogang@163.com。

錢國剛,周華,方茂東.配置48 V系統后汽車的節油效益研究[J].重慶理工大學學報(自然科學)，2017(12):28-35.

formatQIAN Guogang，ZHOU Hua，FANG Maodong.Research Overview of 48V System’s Fuel Saving Potential for Automobiles[J].Journal of Chongqing University of Technology(Natural Science)，2017(12):28-35.

10.3969/j.issn.1674-8425(z).2017.12.005

U463

A

1674-8425(2017)12-0028-08

(責任編輯林 芳)