48V輕混系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展

李永鈞

（上海市）

目前全世界汽車行業(yè)正在經(jīng)歷一場(chǎng)前所未有的能源變革，世界各地的主機(jī)廠必須拿出先進(jìn)的技術(shù)來應(yīng)對(duì)嚴(yán)苛的排放標(biāo)準(zhǔn)。以我國為例，要求在2020年新車的平均油耗不超過5 L/100 km，并滿足“雙積分”管理辦法的相關(guān)技術(shù)要求，這些成為各大傳統(tǒng)汽車廠商的棘手問題。無論是從技術(shù)發(fā)展還是市場(chǎng)角度來看，純電動(dòng)車都將成為未來發(fā)展的趨勢(shì)，但短時(shí)間內(nèi)全部轉(zhuǎn)型生產(chǎn)純電動(dòng)車型是不切實(shí)際的。就目前來看，成本較低且能在一定程度上降低能耗的48V輕混系統(tǒng)是傳統(tǒng)車企轉(zhuǎn)型過程中的最佳解決方案。文章對(duì)48V輕混系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)介紹。

1 48V輕混系統(tǒng)的概念

48V輕混系統(tǒng)就是相當(dāng)于在一輛傳統(tǒng)燃油車上增加上了一個(gè)電壓為48V的電池與電動(dòng)機(jī)，以能量小于1 kW·h電量的功率型鋰離子電池替代傳統(tǒng)的鉛酸電池，用BSG電動(dòng)機(jī)替代傳統(tǒng)的起動(dòng)電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)。

在世界汽車行業(yè)中，絕大多數(shù)從業(yè)者習(xí)慣把豐田、福特、通用這類廠家的混合動(dòng)力技術(shù)稱為廣義混合動(dòng)力技術(shù)，像自動(dòng)啟停這種僅需48V電壓就可以帶動(dòng)的技術(shù)稱為輕混系統(tǒng)技術(shù)。48V混合動(dòng)力的基本原理與廣義混合動(dòng)力技術(shù)一樣，都是通過電動(dòng)機(jī)與內(nèi)燃機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，以提供額外的驅(qū)動(dòng)力，同時(shí)兼具動(dòng)能回收功能。但不同的是：48V混合動(dòng)力相比廣義混合動(dòng)力技術(shù)占地更小、質(zhì)量更輕、成本更低，同時(shí)在布置上也更加容易，具有更好的節(jié)油效果和更強(qiáng)的功能性，還能夠在起步和超車的時(shí)候，為車輛提供輔助動(dòng)力，減輕了發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)高負(fù)荷沖擊。

48V輕混系統(tǒng)的電池充電電壓最高為56V，屬于安全電壓范圍，也就是說，對(duì)48V電壓不需要采取額外的安全防護(hù)措施。相比高壓混動(dòng)系統(tǒng)而言，其成本更低，卻可以達(dá)到高壓混動(dòng)系統(tǒng)（電池電壓＞100V）的大部分節(jié)能效果。按照現(xiàn)有的混動(dòng)系統(tǒng)測(cè)算，48V輕混系統(tǒng)成本僅占高壓混動(dòng)系統(tǒng)成本的30%，而能達(dá)到高壓混動(dòng)系統(tǒng)70%的節(jié)能效果。在系統(tǒng)匹配方面，48V輕混系統(tǒng)無需進(jìn)行大幅設(shè)計(jì)更改即可配套。與高壓系統(tǒng)相比，其在降低匹配難度的同時(shí)也降低了成本和整機(jī)質(zhì)量。

48V輕混系統(tǒng)可以將傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)上的高負(fù)載附件（空調(diào)壓縮機(jī)、冷卻水泵及真空泵等）電動(dòng)化，從而大幅度降低發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷。即使在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉的情況下，這些設(shè)備通過48V電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)也能正常工作，并且可以支持更大功率的車載設(shè)備。將車載電器工作電壓提升到48V，可以進(jìn)一步降低電量的日常損耗，同時(shí)可以減小線束外徑。另外，48V系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)高度集成，電池對(duì)熱管理、壽命等的要求也比較高，因此開拓48V市場(chǎng)將有利于拉動(dòng)零部件業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)，向高附加值方向發(fā)展。

2 48V輕混系統(tǒng)的應(yīng)用

鑒于48V輕混系統(tǒng)良好的市場(chǎng)前景，國內(nèi)車企積極展開了布局，目前，從轎車到MPV再到SUV，從自主品牌到豪華品牌均有涉及。2018年北京車展中5款比較有代表性的輕混車型如下。

1）廣汽本田全新雅閣銳·混動(dòng)版。新雅閣銳·混動(dòng)版的動(dòng)力系統(tǒng)采用Honda FUNTEC環(huán)?？萍嫉淖钚鲁晒乱淮鷌-MMD雙電動(dòng)機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)，由2.0 L自吸式發(fā)動(dòng)機(jī)和雙電動(dòng)機(jī)組成，并配備了全新的IPU智能動(dòng)力單元，集節(jié)油與駕控于一體，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)間的協(xié)同與獨(dú)立運(yùn)作間的完美轉(zhuǎn)換，其中銳酷版油耗只有4.2 L/100 km。

2）奧迪A6輕混版。奧迪全新A6全系標(biāo)配第2代48V混動(dòng)技術(shù)，使油耗降低0.7 L/100 km，提供2.0T和3.0T汽油版2種動(dòng)力，其中3.0TV6發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率為250 kW，峰值轉(zhuǎn)矩為500 N·m，匹配8速自動(dòng)變速箱和quattro四驅(qū)系統(tǒng)。奧迪A6在加載48V輕混系統(tǒng)后，通過更高效的電動(dòng)機(jī)讓啟動(dòng)更迅速，減少了發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)，而且起動(dòng)電動(dòng)機(jī)直連曲軸，直接帶動(dòng)汽車緩緩起步，包括ABS、ESP和車內(nèi)電器系統(tǒng)的反應(yīng)更加敏捷高效。

3）新奔馳C級(jí)48V輕混版。新奔馳C級(jí)48V輕混版新增了1.5T發(fā)動(dòng)機(jī)＋48V輕混的新車型，在該動(dòng)力系統(tǒng)系統(tǒng)中，1.5T發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率為135 kW，最大轉(zhuǎn)矩為280 N·m，48V輕混系統(tǒng)集成式電動(dòng)機(jī)的最大功率為10 kW，最大轉(zhuǎn)矩為160 N·m。在該輕混動(dòng)力系統(tǒng)的加持下，搭載這套混動(dòng)系統(tǒng)的新款C級(jí)車在100 km油耗方面有顯著降低。

4）福美來輕混版。福美來新增了一款1.2T+48V輕混動(dòng)力車型，其采用1.2TGDI+6MT+48V輕混的配置，發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率為114 kW，峰值轉(zhuǎn)矩為247 N·m，電動(dòng)機(jī)功率為11.5 kW，轉(zhuǎn)矩為50 N·m，電池容量為8 A·h，綜合油耗達(dá)到5.1 L/100 km。

5）全新博瑞GE。吉利全新博瑞GE推出了搭載48V輕混系統(tǒng)的車型（MHEV），其節(jié)油性能相對(duì)可以提升15%，綜合油耗僅為5.8 L/100 km。

3 48V輕混系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

雖然48V作為一種汽車節(jié)能技術(shù)路線被寫進(jìn)《中國制造2025》，但后續(xù)沒有更多鼓勵(lì)政策出臺(tái)。相比廣義混合動(dòng)力技術(shù)，48V輕混系統(tǒng)在很多國家和地區(qū)還不被視為“混合動(dòng)力技術(shù)”，無法享受福利性政策和補(bǔ)貼。比如在中國汽車市場(chǎng)中，由于48V輕混系統(tǒng)無法進(jìn)入新能源目錄，自然也沒辦法享受新能源汽車牌照等方面的優(yōu)惠措施。這也導(dǎo)致這類技術(shù)目前僅實(shí)裝在一些中高端豪華車型上來降低一定的油耗，而在中低端車型上，由于成本的增加，其并不能受到太多消費(fèi)者的認(rèn)可。另外，48V總成產(chǎn)品開發(fā)難度較大，目前國內(nèi)零部件企業(yè)在動(dòng)力總成開發(fā)方面能力還非常薄弱，只能開發(fā)相關(guān)零部件，規(guī)模推廣受阻。此外，48V輕混系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于：電壓的升高會(huì)對(duì)電磁兼容的要求更高；48V電壓下會(huì)存在電弧隱患，需要進(jìn)行安全處理。所以，雖然目前很多主機(jī)廠開始布局48V輕混系統(tǒng)的車型，但大多數(shù)車企的量產(chǎn)還沒有啟動(dòng)，最終量產(chǎn)也都指向了2020年。

但是，汽車巨頭們都不約而同地選擇了48V輕混系統(tǒng)，說明其本身具有許多讓人難以拒絕的優(yōu)點(diǎn)。在低成本的情況下，實(shí)現(xiàn)大幅度的節(jié)能與減排是降低整車油耗的最佳選擇。2018年是窗口期，技術(shù)儲(chǔ)備基本已完成，市場(chǎng)還需一個(gè)觸發(fā)點(diǎn)，隨著“雙積分”政策的實(shí)施，車企或?qū)⒏芯o迫感，48V輕混系統(tǒng)的量產(chǎn)速度將加快，2年內(nèi)市場(chǎng)會(huì)迅速爆發(fā)；2020年，48V輕混系統(tǒng)在歐洲市場(chǎng)將成為標(biāo)配，中國的需求更大，有可能后來居上。隨著我國成為世界最具活力的汽車市場(chǎng)，全球汽車行業(yè)更關(guān)注中國的市場(chǎng)走向，48V輕混系統(tǒng)也將是“風(fēng)景中國更好”。據(jù)透露，2018年不少車企正在積極籌備48V車型的量產(chǎn)。有研究機(jī)構(gòu)預(yù)估，2025年48V輕混系統(tǒng)裝車量將達(dá)到1 100萬輛，將會(huì)占所有車型的一半以上，具有巨大的市場(chǎng)潛力。不過，也有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，48V輕混系統(tǒng)前景還存在不確定因素。目前車企還是將更多精力放在電動(dòng)汽車的研發(fā)上，一旦電動(dòng)汽車銷量達(dá)到預(yù)期、“雙積分”達(dá)標(biāo)不成問題，車企對(duì)48V輕混系統(tǒng)的興趣將會(huì)變淡。因此，未來48V輕混系統(tǒng)市場(chǎng)的發(fā)展還是要看電動(dòng)汽車的前景，如果電動(dòng)汽車銷量不盡如人意，48V輕混系統(tǒng)或?qū)⒂忻篮玫拿魈臁?/p>

4 結(jié)論

從本質(zhì)來講，48V混動(dòng)系統(tǒng)是一種低成本混動(dòng)方案，節(jié)能效果介于高壓混動(dòng)和傳統(tǒng)汽車之間。它在節(jié)油和成本之間的平衡相對(duì)做得更好，無需為它付出很高的成本，但卻能節(jié)約相當(dāng)可觀的燃油費(fèi)用，而且48V混動(dòng)系統(tǒng)讓混動(dòng)汽車盡量保留傳統(tǒng)汽車的結(jié)構(gòu)，不會(huì)降低駕駛體驗(yàn)。當(dāng)然，48V混動(dòng)系統(tǒng)給電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和工藝帶來一定的挑戰(zhàn)，但因?yàn)橹皇前l(fā)動(dòng)機(jī)的補(bǔ)充，高、低速的矛盾相對(duì)沒有那么突出，總的來說設(shè)計(jì)難度是略小于主驅(qū)電動(dòng)機(jī)的。

就目前而言，盡可能地降低成本是48V系統(tǒng)普及的關(guān)鍵因素。為了確保國家燃油排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)，中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)也對(duì)配套企業(yè)提出了要求：每套48V混動(dòng)技術(shù)模塊的成本不能超過5 000元。國家工信部計(jì)劃到2020年將當(dāng)年生產(chǎn)的乘用車平均油耗目標(biāo)降低到5 L/100 km，而2016年7月公布的數(shù)據(jù)顯示，目前我國乘用車燃料實(shí)際消耗平均值為7.97 L/100 km，這樣看來，到2020年需要實(shí)現(xiàn)油耗在現(xiàn)有基礎(chǔ)上降低30%～40%。隨著技術(shù)的發(fā)展，在提高節(jié)油率的基礎(chǔ)上逐步降低系統(tǒng)成本，燃油車標(biāo)配48V輕混系統(tǒng)將成為可能。