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科普干货48V时代要到来了吗

  • 来源:本站原创
  • 时间:2022/5/17 11:26:14
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文章转自汽车ECU设计

说来惭愧,小编我不是做混合动力的,但是最近看到业内新闻很多地方都在普及“48V电气时代”的来临,我身为门外汉也在最近一段时间内恶补了一下。有了一点初步的了解想介绍给大家一下,如果有不对的地方欢迎指正!

为什么推出48V系统?

其核心的原因就是法规中关于油耗的要求。年欧洲新车平均二氧化碳排放水平为.2克/公里,年则将削减28.1%。欧洲汽车制造厂商如果将来不能满足有关CO2排放量限制的要求,将面临每车每超每克最高95欧元的罚款。从年1月1日起,国家第四阶段的燃油限值标准正式实施了。根据工信部最新发布的新修订的《乘用车燃料消耗量限值》和《乘用车燃料消耗量评价方法及指标》。这两项国家强制性标准要求,从年开始,直至年,所有企业生产的乘用车平均油耗必须降至5.0升/公里。这个对于大多数现有车辆均是难以达到的标准。

唯一的办法就是使用混合动力!可是混动车的成本一直居高不下(还有丰田的专利限制),12V的启停技术的降油效果又不够明显,所以零配件厂商就想到了用48V电气系统来取代或者部分取代现有的12V电气系统。在尽可能少的增加成本的前提下来达到排放法规关于油耗的要求。IHS在4月份最新报告中预测,截至到年,全球48V轻度混合动力车辆将超过万辆,基本上是全球皮卡车年度销量的四倍,占到柴油车辆市场的一半。中国将成为世界上拥有最多48V轻度混合动力车辆的地区,欧洲紧随其后。

图片源于微博(德尔福中国)

48V系统核心部件

所谓48V系统,其实是一种轻度的混合动力,也可以将其看成是起停系统的升级版。这里需要提到的是,其并不是直接将系统标准电压直接提至48V,而是保留了原来12V电气系统,增加了一套48V的轻混系统。其主要设备包括:

(1)48V电源:48V系统所采用的锂电池可以短时达到15kW的回收功率,充分有效的吸收制动能量,并且可以提供0.5~1度的电能供应。

(2)DC/DC转换器:将48V电压降为12V电压为附属设备供电。

(3)48V电机:可以提供更大的功率。

(4)48V控制器:用于监控电池的SOC以及控制电机模式。

大陆48V驱动式启动电机

48V系统有哪些优点?

48V系统的出现可以说是混合动力车和12V启停技术之间的一种过渡,亦或者说为两者搭起了一座桥梁。相比于普通车,48V系统具有如下优点:

(1)低于60V安全电压,不需要采取额外的电压防护,相对高压混动系统,成本更低;

(2)相对于12V系统,相同功率下工作电流只有1/4,损耗只有12V系统的1/16;

(3)由于BSG(Belt-drivenStarter/Generator皮带传动启动/发电一体化电机)技术和ISG(IntergratedStarter/Generator集成启动/发电一体化电机)技术的辅助,可以进一步缩小发动机的体积,进而降低排放;

(4)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,降低发动机的负载,即使在发动机关闭的情况下,这些设备也能工作;

(5)将车载电器工作电压提升到48V,可以进一步降低损耗,同时可以降低线束外径;

(6)可以支持更大功率的车载设备;

(7)可以涡轮电动化,进一步提高发动机的效率,并且不会有涡轮增压器延迟现象;

(8)BSG/ISG点火时间更短,更低噪音和更小震动;

(9)48VBSG容易替代原有的12VBSG,无需大幅更改设计即可配套。

48V系统的挑战

(1)电压的升高,电磁兼容要求会更高;

(2)48V电压下会存在电弧,是风险隐患,需要处理。在通电状态下,端子插热拔会产生电弧。12V系统下,热插拔产生的电弧比较小,甚至可以忽略不计。但同样电流时,48V系统下进行热插拔就会损坏端子,且电弧能量越大,损伤越大。

(3)电化学腐蚀:48V系统的电化学腐蚀速度比常规12V系统快,而且在通电情况下,受到高电压影响,非密封连接器将面临更加严重的电化学腐蚀,所以48V系统必须使用密封的连接器。

(4)回路保护:常规12V的系统保险丝的设计准则是按照导线的电流承载量来计算的,但是目前的设计准则里没有考虑电压,当选择48V电压之后,在同样的情况下产生的热量是有变化的,所以需要全新的设计准则来指导48V系统的回路保护。

(5)48伏比12Vstart-stop系统成本高,节能效果不如高压混动系统;

(6)原来的12V车载设备迁移到48V需要重新开发以及测试,代价巨大并且周期长。

各产商系统方案

对于48V方案,各家零配件商的方案大同小异,小编简要的找了几种公司的方案与大家分享一下:

(1)联合汽车电子

联电的48V方案,又称为能量回收加速辅助系统BRS。48VBRS系统相比传统内燃机汽车主要新增48V助力回收电机(BRM,BoostRecuperationMachine),48V/12V直流功率转换器(PCU,PowerConversionUnit)和48V锂电池三个核心零部件,具有起停、能量回收、加速助力、电动爬行等功能。传统内燃机汽车,搭载第一代48V系统(电机通过皮带轮与发动机集成)节油率8~12%,搭载第二代48V系统(电机与变速箱集成)预计节油率12~19%。

联电/博世48VBRS系统架构




本文编辑:佚名
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