鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1567次 | 2021年07月12日
汽車電源為何拋棄12V選擇48V ?
全新一代奧迪A8車型將裝配一套48V電氣系統(tǒng),以此來達(dá)到節(jié)省能耗和提升動(dòng)力的目的,該車將基于大眾集團(tuán)MLBEvo平臺進(jìn)行打造。
真正的技術(shù)達(dá)人,對于"車用48V"這個(gè)名詞應(yīng)該不會陌生。早在新奧迪Q7發(fā)布之時(shí),就曾提到過48V系統(tǒng)的量產(chǎn)應(yīng)用。更早時(shí)的2013年,比亞迪發(fā)布的"綠混"本質(zhì)上也屬于這一類別。然而所有這些,或發(fā)布之后"光打雷不下雨",或量產(chǎn)后并未引進(jìn)來到我們身邊,因此不少人對這一新鮮事物也逐漸淡忘了。
去年以來,尤其是上海車展上的一些展示,重新引起了人們對48V系統(tǒng)的關(guān)注。一方面,是高端的奔馳新S級,插電混動(dòng)版將配備48V系統(tǒng),它下一步來到我們身邊應(yīng)該是沒懸念的。另一方面,比亞迪以外的自主廠商也在發(fā)布自己的48V系統(tǒng)研發(fā)和投入計(jì)劃。
那為什么大家都要拋棄以前的12V轉(zhuǎn)為48V呢?比如說空調(diào),傳統(tǒng)汽車在等紅燈的時(shí)候,發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速,皮帶驅(qū)動(dòng)的空調(diào)壓縮機(jī)可以繼續(xù)工作,空調(diào)照樣制冷。
但是對于有啟停功能的車來說,等紅燈時(shí)需要轉(zhuǎn)換到電動(dòng)空調(diào),不然乘客就要忍受等紅燈或堵車的時(shí)候沒有空調(diào)的環(huán)境。一個(gè)電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)的功率最低要2.5kw,如果用12V伏供電,電網(wǎng)就難以承受,用48V就沒有問題了。此外48V一側(cè)還可以給主動(dòng)懸架,電動(dòng)轉(zhuǎn)向,電動(dòng)暖風(fēng)等供電。"隨著越來越多的大功率用電器有皮帶驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡婒?qū)動(dòng),48V一側(cè)的大功率用電器將不斷增加。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
應(yīng)運(yùn)而生的48V系統(tǒng)
汽車在1918年引入蓄電池,到1920年逐漸普及,當(dāng)時(shí)的電池電壓是6V。后來,隨著內(nèi)燃機(jī)排量的增加以及高壓縮比內(nèi)燃機(jī)的出現(xiàn),6V系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足需求,于是在1950年引入了12V系統(tǒng)。
到了1988年,SAE(SocietyofAutomotiveEngineers)提議把標(biāo)準(zhǔn)電壓提高至42V,但是由于種種限制,響應(yīng)者寥寥。后來,即使隨著電氣設(shè)備的增加,電池已經(jīng)不能滿足車身設(shè)備的功率需求的情況下,汽車企業(yè)采取了切斷大功率負(fù)載的方法來降低電池的負(fù)荷。
12V電壓系統(tǒng)在引入啟停機(jī)構(gòu)之后,基本已經(jīng)達(dá)到了功率輸出極限,如果在12V電壓下引入輕混系統(tǒng),功率需求在10kW~15kW左右,這樣的電壓下電池的輸出電流高達(dá)1000A,顯然行不通。
2011年,Audi,BMW,Daimler,Porsche,Volkswagen聯(lián)合推出48V系統(tǒng),以滿足日益增長的車載負(fù)載需求,更重要的是為了滿足2020年嚴(yán)格的排放法規(guī)。并在隨后發(fā)布了48V系統(tǒng)規(guī)范LV148。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
為什么是48V呢?因?yàn)?0V是安全電壓,也就是說只要低于60V的電壓不需要采取額外的安全防護(hù)措施,48V電池的充電電壓最高56V,已經(jīng)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電源系統(tǒng)比12V電源系統(tǒng)能夠儲存更多電量,在配備啟停系統(tǒng)的車上可以實(shí)現(xiàn)長時(shí)間關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī),減少出現(xiàn)電池電量過低而頻繁起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)充電的情況(如果不充電就無法起到發(fā)動(dòng)機(jī)了),從而避免浪費(fèi)過多的燃油。
當(dāng)然48V系統(tǒng)的出現(xiàn)并不是說明12V系統(tǒng)已經(jīng)被淘汰,而是在保留之前12V系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,再增加了一套48V系統(tǒng)來支持弱混和中混系統(tǒng)的。
此外,在排放法規(guī)中,歐盟要求最為嚴(yán)格,到2020年百公里油耗要降至4L,每公里二氧化碳排放低至95g。顯然單純靠提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油效率達(dá)到排放目標(biāo)基本是不可能完成的任務(wù),汽車混動(dòng)化、純電動(dòng)化是最佳技術(shù)路線了。純電動(dòng)化雖然是汽車的目標(biāo),但是由于高成本以及續(xù)航問題,無法在短期內(nèi)大量普及。
48V架構(gòu)
標(biāo)準(zhǔn)48V系統(tǒng)由三大件組成:電機(jī)、鋰離子電池組以及DC-DC轉(zhuǎn)換器。
在混合動(dòng)力汽車上搭載48V系統(tǒng),通過兩個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器,形成12V-48V-HEV電氣系統(tǒng)架構(gòu);普通混合動(dòng)力汽車的電氣架構(gòu)是12V-HEV模式,通過DC/DC轉(zhuǎn)換器直接聯(lián)通12V系統(tǒng)和HEV高壓系統(tǒng)。
48V輕混系統(tǒng)相比高壓混動(dòng)系統(tǒng)而言,成本更低,卻可以達(dá)到高壓混動(dòng)系統(tǒng)(電池電壓>100V)大部分節(jié)能效果,按照德爾福的測算,48V輕混系統(tǒng)是高壓輕混系統(tǒng)成本的30%,能達(dá)到高壓輕混系統(tǒng)70%的節(jié)能效果。
48V輕混系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn):
1.低于60V安全電壓,不需要采取額外的電壓防護(hù),相對高壓混動(dòng)系統(tǒng),成本更低;
2.相對于12V系統(tǒng),相同功率下工作電流只有1/4,損耗只有12V系統(tǒng)的1/16;
3.由于BSG/ISG的電功率輔助,可以進(jìn)一步縮小發(fā)動(dòng)機(jī)的體積,進(jìn)而降低排放;
4.可以將傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)上的高負(fù)載附件電動(dòng)化,比如空調(diào)壓縮機(jī)、冷卻水泵、真空泵等,降低發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載,即使在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉的情況下,這些設(shè)備也能工作;
5.將車載電器工作電壓提升到48V,可以進(jìn)一步降低損耗,同時(shí)可以降低線束外徑;
6.可以支持更大功率的車載設(shè)備。
7.可以渦輪電動(dòng)化,進(jìn)一步提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率,并且不會有渦輪增壓器延遲現(xiàn)象;
8.BSG/ISG點(diǎn)火時(shí)間更短,更低噪音和更小震動(dòng)。
9.48VBeltStarterGenerator(BSG)容易替代原有的12VBeltStarterGenerator,無需大幅更改設(shè)計(jì)即可配套。
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