相较于纯电动与插电式混合动力的解决方案,48V轻混系统由于对动力驱动系统的改动不大,并且可以很快地进行部署,相对成本较低,开发周期短,轻混车型已经成为现阶段汽车市场火爆的销售主力。对于国内车企而言,尽管大多数车企的新能源策略主要由国家政策的驱动主导,但相比于200~600 V的强混和纯电车型高高在上的售价,目前雷凌和卡罗拉的轻混车型售价区间仅为13~14万,如果产业规模成本继续压缩,那么将来轻混动力市场的扩张将不可限量。
迫于人民日益增长的降低燃油耗要求和越来越严格的燃油耗法规限制,并且随着新能源汽车国家政策补贴的逐年退坡,以及乘用车“双积分”政策的落地推广,节能减排的任务已经从政策层面演化成为每个车企实实在在的技术要求。此时,烧了很多年的轻混系统——加装48V电机的车型突然之间千树万树梨花开,走进了寻常百姓家。那究竟什么是48V电机系统呢?接下来,我们来看一下该系统。
1 48 V轻混系统起源
1918年,蓄电池被首次引入到汽车应用。随着起动机的诞生,1920年蓄电池在汽车领域获得了广泛应用,当时蓄电池的电压等级是6 V,并且是正极接地。随着发动机排量的增加及高压缩比发动机的出现,低压蓄电池已经不能满足发动机的功率需求。1950年电压等级开始向12 V进化,一直到现在,12V电压系统已经统治了汽车领域近70年。
1988年,SAE(Society of Automotive Engineers)提议将标准电压提高至42 V。由于当时的技术水平限制,以及电气零部件替换的高昂费用,汽车企业并没有动力去积极推进实施,以致汽车系统至今依然在使用12V系统。
目前,面对百公里油耗5 L的燃油耗限值,光靠现有的燃油车系统已经无能为力了,而且由于电压较低,12V系统对于自动起停和制动能量回收等节能技术手段,无法得到很好的发挥,技术迭代的成本较高,且节能效果有限。
2011年,奥迪、宝马、戴姆勒奔驰、保时捷、大众等车企联合推出了全新的48V系统使用倡议,以满足日益增长的车载负载需求,更为重要的是满足2020年严格的燃油耗排放法规,并在随后发布了48V系统规范LV148。
2 48V轻混系统概念
48V轻混系统是指系统电压为48 V,用能量密度更高的锂电池替代传统的铅酸电池,采用BSG集成电机替代传统的启动电机和发电机。除了拥有自动起停和制动能量回收功能之外,还能够在起步和超车的时候,为车辆提供辅助动力,减轻了发动机的瞬时高负荷冲击。
一般来说,48V轻混系统由三大件组成:电机、锂离子电池组及DC-DC转换器。48V轻混系统一般与发动机并联。相较于高压混合动力系统,48V轻混系统能够以较低的成本覆盖全混合动力大部分的优点,可以将燃油经济性提高15%~20%。
48V轻混系统还可以用于驱动电动增压器,可以取代小排量的涡轮增压器,使发动机的加速过程更为平稳和迅速,同时显著降低传统涡轮增压的动力滞后感。
3 48V轻混系统优缺点
纯电动化是汽车的终极发展目标,包括燃料电池的应用也是电气化的一种形式,但是由于续航问题、充电问题,以及系统成本问题,无法在短期内得到大量的普及。而48V电池系统的充电电压最高为56 V,属于安全电压范围,也就是说48V电压不需要采取额外的安全防护措施。相比高压混动系统而言,其成本更低,却可以达到高压混动系统(电池电压>100 V)的大部分节能效果。按照现有的混动系统测算,48V轻混系统成本仅占高压混动系统成本的30%,而能达到高压混动系统70%的节能效果。
在系统匹配方面,48V轻混系统很容易替代原有的12V起动电机,无需进行大幅更改设计即可配套。与高压系统相比,其降低匹配难度,同时也降低了成本和整机质量。
48V轻混系统可以将传统发动机上的高负载附件电动化,比如空调压缩机、冷却水泵、真空泵等,可以大幅度降低发动机的负荷。即使在发动机关闭的情况下,这些设备通过48V电机系统也能正常工作,并且可以支持更大功率的车载设备。
此外,将车载电器工作电压提升到48 V,可以进一步降低电量的日常损耗,同时可以降低线束外径。
48V轻混系统的缺点在于电压的升高,会对电磁兼容的要求更高;48 V电压下会存在电弧隐患,需要进行安全处理。
4 基于48V轻混系统的车型
从去年上海车展开始,轻混系统车型已经开始崭露头角,但本次北京车展轻混系统车型无疑开始爆发了。下面就来看一下5款比较有代表性的轻混车型。
4.1 广汽本田 雅阁锐·混动版
据了解,新雅阁锐混动版的动力系统采用Honda FUNTEC环保科技的最新成果——新一代i-MMD双电机混合动力系统,由2.0 L自吸发动机和双电机组成,并配备了全新的IPU智能动力单元,集节油与驾控于一体,实现电机与发动机间的协同与独立运作间完美转换,其中锐酷版只有百公里4.2 L的超低油耗。除了SPORT HYBRID,新雅阁锐混动版还具有未来智能驾驶、互联网汽车的概念,搭载了FUNTEC安全技术“Honda SENSING”、FUNTEC舒适技术“Honda CONNECT”等先进技术。全新雅阁锐·混动版在外观方面与普通版车型基本一致,大嘴式前脸设计,再加上类似溜背造型的车身设计,为新车带来了很强的运动气息,同时也有着很高的辨识度。
4.2 奥迪A6轻混版
全新A6全系标配第二代48V混动技术,可以使百公里油耗降低0.7 L。新车将提供2.0T、3.0T汽油版两种动力,其中3.0T V6发动机最大功率340 PS,峰值扭矩为500 Nm,,匹配8速自动变速箱和quattro四驱系统官方公布其0~100 km/h加速时间为5.1 s。在48V轻混系统的加持下,全系列具有5种驾驶模式,包括:标准、运动、 design、designselection,以及S line sport模式。奥迪A6在加载48V轻混系统后,通过更高效的电机可以让启动更迅速,减少了发动机的振动,而且起动电机直联曲轴,可以直接带动车辆缓缓起步。同时,包括ABS、ESP和车内的电器系统的反应更加敏捷高效。
4.3 新奔驰C级48V轻混版
在外观设计上,“玩灯高手”换装了全新的LED前大灯组,造型上要更加锐利精致。同时,新车依旧提供运动版以及立标版两种前脸造型可供选择。此外,新款C级在前杠细节上也做出了微调,大型开口的前保险杠充满了运动气息。在车型方面,新增了1.5T发动机+48V轻混的新车型,新款C级在传统燃油车方面将继续搭载1.6T、2.0T两种排量的发动机。在这套1.5T发动机+48V轻混的动力系统系统中,1.5T发动机的最大功率为184 PS,最大扭矩为280 N·m,48V轻混系统集成式电机的最大功率为14 PS,最大扭矩为160 N·m。在该轻混动力系统的加持下,搭载这套混动系统的新款C级在百公里油耗方面有显著降低。
4.4 福美来轻混版
福美来车型已扎根中国A级家用车市场十多年,在本次2018北京车展上,福美来正式发布全新“福美来F5”,并新增了一款1.2T+48V轻混动力车型。新福美来F5采用了全新的内饰设计,更显年轻运动。新车将全系标配ESP电子车身稳定系统、EPB电子手刹、8英寸液晶显示屏、天窗、倒车影像。全新的内饰造型不仅突显了时尚运动感,并且非常具有科技感。该车型轻混版采用1.2TGDI+6MT+48V轻混的配置,发动机最大功率114kW,峰值扭矩247 N·m,电机功率为11.5 kW,扭矩50 N·m,电池容量为8 Ah,百公里综合油耗达到5.1 L。
4.5 全新博瑞GE
吉利在本次北京车展发布了其首款量产的48V轻混轿车——全新博瑞GE。在造型上,全新博瑞GE延续了家族式的水滴涟漪纹前格栅设计和更加平坦的溜背式车身设计,凸显该车型的运动气息。博瑞GE内饰相对外观而言,变化明显,将仪表盘、中控屏和副驾台采用一体化全面屏设计,配合时光隧道氛围灯、星舰飞梭高音单元、航机式电子挡把等配置,营造出星舰式座舱驾乘空间,让驾驶更具未来科技感。在动力方面,全新博瑞GE推出了搭载48V轻混系统的车型(MHEV),这也是国内品牌首款量产的轻混B级车,节油性能相对可以提升15%,综合油耗仅为5.8 L。另外,本次吉利还展出了吉利和沃尔沃联合研发的1.5TD+7DCTH插电混动系统(PHEV),在高效节能与卓越动力的极致体验方面达到世界领先水平,具有超节能、强动力、高智能的特点,百公里加权油耗仅为1.6L。