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一文了解48V汽車係統

2024-10-29 09:50:12 245

迫於越(yuè)來越重的環境壓(yā)力,新能源(yuán)汽車在國家政策的大力支持下迅速進入消費者視野,而隨著(zhe)補貼的逐年退(tuì)坡,雙(shuāng)積分政(zhèng)策(cè)的加(jiā)速推廣,2020年平均油(yóu)耗限值5/百公裏(lǐ)的硬指標,節能減排成為每個車企懸在頭上的(de)利劍。此(cǐ)時一個非常熱門的詞匯——48V係(xì)統火了小編的朋友圈,都快到了不提48V都不算圈內人的地步,究竟什麽是48V呢?

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48V係統概念

48V係統是指係統電壓為48V,用能量小於(yú)一度電的功率型鋰離子電池替代傳統的鉛酸電池,用BSG電機替代傳統(tǒng)的啟動電機和發電機,除(chú)了自動啟停功能之外,還能夠在必要的時(shí)候(hòu),為車輛提供輔(fǔ)助動力。

一般來說,48V係統由三大件組成:電機、鋰離子電池組以及(jí)DC-DC轉換器。48V係統一般與內燃機並聯。相較於高壓混合動力係統,48V微混係統能(néng)夠(gòu)以(yǐ)三分之一的成本提供了全(quán)混合動力的三(sān)分之二的好處,讓燃油(yóu)經濟性(xìng)提高了15%至20%。

48V還(hái)可以用(yòng)於驅動電動增壓器(e-ger)。電動增壓器取代傳(chuán)統的(de)等待廢氣讓渦(wō)輪達(dá)到最高速度,會讓加速過程更加迅速(sù),同時滯(zhì)後感也會並不那麽顯著。

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48V係統起源(yuán)

1918年汽車首次引入了(le)蓄電池,隨(suí)著(zhe)起動機(jī)的誕生,1920年蓄電池獲(huò)得了廣泛應用,當時蓄電池的電壓等級是6V,並且正極接地。由於內燃(rán)機排量的增加以及(jí)高壓縮比內燃機的出現,6V蓄電池已經不能滿足功率需求,1950年(nián)電壓等級(jí)開始向12V進化,一直到現(xiàn)在,12V電壓(yā)係統已經統治了60多年(nián)。

1988年,SAESociety of Automotive Engineers)提議(yì)把標準電壓提(tí)高至42V。由於當時的技術水平,以及電氣零部(bù)件替換的高昂(áng)費用(yòng),汽(qì)車企業並沒有積極推進實施,最終夭(yāo)折,至今汽車依然是12V係統。

而目(mù)前麵對(duì)5/百公裏的油耗限值12V怠速啟(qǐ)停等技術的節油潛力已經達到瓶頸了,怠速啟停和製動回收都是有效的節能技術手(shǒu)段,但是在12V係統(tǒng)中,由於(yú)電壓較低,得不到很(hěn)好的發揮,增加技術成本的同時節能(néng)效果有限。

2011年,Audi, BMW, Daimler, Porsche, Volkswagen聯合推出48V係統,以滿足日益(yì)增長的車載負載需求,更重要的是為了滿足2020年嚴格的排放法規。並在隨後發布了48V係統規(guī)範LV148

48V輕混係統優缺點

純電動化是汽車(chē)的終極目標,但是由於續航問題,充電問題(tí),以及(jí)成(chéng)本問題(tí),無法在短期內大量普及。而60V是安全電壓,也就是說隻要低於60V的電壓不需要采取額外的安全防護措施,48V電池的充電電壓最高56V,已經很接近60V,即48V電池電壓是安全電壓下的最高電壓等級了。

48V輕混係統相(xiàng)比高壓混動係統而言,成本(běn)更低,卻可以達到高(gāo)壓混動係統(電池電壓>100V)大部分節能效果,按照德爾福的測算,48V輕混係統是(shì)高壓輕(qīng)混係統成本的30%,能達到高(gāo)壓輕混係統70%的節能效果。

優點(diǎn):

1.降低CO2排放,提(tí)升燃油率,適應國家政策。

2. 低於60V安全電壓,不需要采取額外的電壓防(fáng)護,相對高壓混動係統,成本更低;

3. 48V Belt Starter Generator (BSG) 容易替代(dài)原有的12V Belt Starter Generator,無需大幅(fú)更改設計即可配套。且與高(gāo)壓係統相比,降低匹配難度,同時也降低了成本和重量

4. 可以將傳統發動機(jī)上的高負載附件電(diàn)動化,比如空調壓(yā)縮機、冷卻(què)水泵、真空(kōng)泵等,降低發動(dòng)機的負載,即使在發動機關閉的情況(kuàng)下,這些設備也能工作;可以支持更大功率的車載設備。

5. 將(jiāng)車載(zǎi)電器工作電壓提升到48V,可以進一步降低損耗,同時可以(yǐ)降低線束外徑;BSG/ISG點火時間更短,更低噪音和(hé)更小震動。

缺(quē)點:

1. 電壓的升高,電磁兼容要求會更(gèng)高;

2. 48V電壓下會存在電弧,是風(fēng)險隱患,需要處理;

3. 原來(lái)的12V車(chē)載設備遷移到48V需要重新開發以及測試,代價巨大並且(qiě)周期長;

4. 比(bǐ)12V start-stop係統成本高,節能效果不如高壓(yā)混動係統。

48V輕混係統工作(zuò)模(mó)式

自動(dòng)啟停(START/STOP):等紅綠燈,車輛靜(jìng)止狀態(tài)下(xià),發動機處於關閉狀態,48V大容量電池利用存儲的能量維持車載電氣的正常運行,發動機可以隨時快速(sù)啟動。

能(néng)量回收(RECUPERATION):能量回收可以將動能轉化為電能,並存儲到電池中。僅能量回收功能就可以降低大(dà)約7%的油耗。

動力輔助(zhù)(BOOST):混動係統可以減小發動機的排量,在提速階段,電(diàn)機的輔(fǔ)助動力能彌(mí)補發動機動力(lì)的不足,實現(xiàn)不損失動力(lì)的情況下降低排放。

航行(SAILING/ACTIVE ENGINE-OFF COASTING):在車輛(liàng)恒(héng)速運行,並且電池電量充足的情況下,關閉發動機噴(pēn)油係統,依(yī)靠電機來維持車輛運行。電機提供的動力用來抵(dǐ)消行駛阻力(lì)以及發動機的拖拽阻力(lì)。位於P2位置的BSG/ISG在高速巡航階段,電能充足的情況下,可以徹(chè)底分離且關閉發動機,僅靠電機保持車輛巡航。當再次(cì)踩下油門踏板,發動機會(huì)迅速啟動,平滑(huá)切入到當前車速。

滑(huá)行(COASTING):在鬆開油門,車輛處於滑行階段(duàn),離合器分離發動機和傳動係(xì)統的機械連接,徹(chè)底關閉(bì)發動機,實現更(gèng)長的行(háng)駛距離。相當於傳(chuán)統車輛(liàng)空(kōng)檔滑行,隻(zhī)不過傳統車輛在切換到空檔滑行(háng)之後,發動機轉速在降到怠速時(shí)依(yī)然需要噴油來維持發動機的運行。

相較於純電動與混合動力的解決方案,48V微混係統對動力驅動係統的改動不大,能夠很快地進行部署,屬於相對低成(chéng)本快部署的方案。這也現在火爆的(de)原因之一。對於(yú)國內車企而言,盡管在政策(cè)的驅(qū)動下(xià),會轉向電動車與混(hún)合動力的開發。但(dàn)相比(bǐ)於200-600V的強混,尤其是目前雷淩和卡羅拉的強混(hún)現(xiàn)在隻(zhī)賣134萬(wàn),如果成本繼續壓縮,那麽48V的市場有多大就很難說。尤其從開發(fā)到應用到最後的量產推出市場,是要等到新能源(yuán)車占據到(dào)一定比例了,才能(néng)夠(gòu)起到作用。而要新能(néng)源車占據一定比例,這(zhè)個就是(shì)全產業鏈的事情(qíng),不僅僅(jǐn)是車企本身技術(shù)的開發,基礎設施(shī)的建設、關鍵部件的產能都得跟上。























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