加入星计划,您可以享受以下权益:

  • 创作内容快速变现
  • 行业影响力扩散
  • 作品版权保护
  • 300W+ 专业用户
  • 1.5W+ 优质创作者
  • 5000+ 长期合作伙伴
立即加入
  • 正文
  • 推荐器件
  • 相关推荐
  • 电子产业图谱
申请入驻 产业图谱

内燃机汽车平均油耗不达标,48V是解决之道吗?

2019/03/31
152
  • 1评论
阅读需 24 分钟
加入交流群
扫码加入
获取工程师必备礼包
参与热点资讯讨论

 

发明汽车的卡尔·本茨或许从未想过未来的汽车上会加装蓄电池

他的第一台三鹿汽车上,仅有一台内燃机作为动力源,比其现代的汽车,可以说是相当的“简陋”。

1918 年,人们开始在汽车上加装蓄电池,到 1920 年逐渐普及。当时的电池电压是 6V。随着内燃机排量的增加以及高压缩比内燃机的出现,6V 系统已经不能满足需求,于是在 1950 年引入了 12V 系统。

到了 1988 年,SAE(Society of Automotive Engineers)提议把标准电压提高至 42V,但是由于种种限制,响应者寥寥。因为汽车上的电子设备大多都是使用 12V 的蓄电池组来供电,在以往的车型上,空调压缩机由发动机经皮带带动,蓄电池组除了给启动引擎提供电源启动车辆外,最多就是为大灯、仪表、娱乐系统等设备供电使用,所以 12V 是已经是够用的了。

随着电气设备的增加,电池已经不能满足车身设备的功率需求了,汽车企业们仍然不肯放弃 12V 的电压方案,他们采取了切断大功率负载的方法来降低电池的负荷。

但是在 12V 电压系统在引入启停功能之后,基本已经达到了功率输出极限,如果在 12V 电压下引入轻混系统,功率需求在 10kW~15kW 左右,这样的电压下电池的输出电流高达 1000A,显然行不通,另外,12V 电压系统对刹车或滑行的能量回收这种有效的节能技术手段的支持也并不理想。从节能和功率极限来看,12V 系统在未来的前景几乎是“一片黑暗”。

根据去年 4 月 1 日开始施行的《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》(简称“双积分”政策)要求,车企除了要发展新能能源汽车外,也要积极改进内燃机汽车的平均燃油消耗量。

按照工信部发布的油耗标准要求,在 2016—2020 年之间,传统内燃机汽车的百公里油耗的达标值要从 6.9L 降到 5L,油耗低于达标值才能获得相应积分,作为国家对车企的考核标准。

不仅是在中国,在美国、在欧洲,他们对汽车的节能减排有着更加严格和苛刻的规划;比如美国的 CAF 标准,到 2025 年就要达到百公里 4.3L 的平均油耗;而欧洲更为激进,在 2020 年必须要达到百公里油耗 4L 左右。面对这个看似不可能完成的任务,单单依靠改进、优化发动机以及进排气系统似乎点无济于事,看着欧洲和日本一桩桩油耗、排放造假事件,要想达标也只能另辟新径了。

 

于是在 2011 年,奥迪、宝马、戴姆勒、保时捷和大众联合推出 48V 系统,以满足日益增长的车载负载需求,更重要的是为了满足 2020 年严格的排放法规。并在随后发布了 48V 系统规范 LV148。

 

LV148 规定的电压范围

 

48V 混合动力又被称作 Mild Hybrid。虽然没有明确的规范划分,但在世界汽车行业中,绝大多数从业者习惯把丰田、福特、通用这类混合动力技术称为“Strong Hybrid”(也就是我们通常广义泛指的混合动力技术,以下简称广义混合动力),像自动启停这种仅需 12V 电压就可以带动的技术称为“Micro Hybrid”。所以,夹在中间的 48V 混合动力技术就自然成为了“Mild Hybrid”。

48V 混合动力的基本原理与丰田福特等车企的广义混合动力技术一样,都是通过电动机与内燃机并联运行,以提供额外的驱动力,同时兼具动能回收功能。但不同的是,48V 混合动力相比广义混合动力技术占地更小,重量更轻,成本更低,同时在部署的难度上也更加容易。而相比 12V 电压的 Micro Hybrid,48V 混合动力技术则具有更好的节油效果和更强的功能性。

在新能源汽车日益发展的现在,48V 已经成了广大新能源汽车们的标配,为什么越来越多的车企采用了 48V 的电压方案?除了与非网小编在上文提到的 12V 电压系统的局限以外,48V 不可忽略的优势也是它获得青睐的重要因素。

48V 系统的基本思路,其实就是通过把车用设备的标准电压提高到 48V,这样,空调压缩机、水泵、真空泵等都可以转化为电子驱动,在 48V 的基础上,能诞生大功率的 BSG 电机(皮带传动启动发电一体化电机)或集成 ISG 电机(汽车启动发电一体化电机),从而组成一个轻混系统(MHEV),甚至,48V 还能为我们带来电子涡轮增压器,让汽车性能进一步提高。

此外,48V 电压低于 60V 相对安全,不需要采取额外的电压防护,相对高压混动系统,成本更低,而比起 12V 系统,输出相同功率的工作电流只有 12V 的 1/4,损耗也比 12V 系统要小。更重要的是,48V Belt Starter Generator (BSG) 容易替代原有的 12V Belt Starter Generator,无需大幅更改设计即可配套,这样 12V 系统被 48V 所替代,也只是时间的问题了。

但是不可否认的是,48V 也存在一些缺点,随着电压的升高,电磁兼容要求会更高,对系统设计也提出了更加严格的要求,在 48V 电压下会存在电弧,是风险隐患,同样也需要增加相应的设计来避免,在成本方面,48V 也比 12V 启停系统成本高,节能效果不如高压混动系统。

厂商们当然也会着力部署 48V 电力系统,国内外厂商们都在积极研发自家的 48V 系统,目前有:大陆集团、博世、德尔福、法雷奥、日立等国外企业有相关的产品,国内有:江森自控、万向集团、宁德时代、比亚迪、中航锂电等。

在各大厂商们积极部署 48V 的时候,传统的燃油车企该怎么办?与非网小编在此总结如下:

  1. 顺应 48V 潮流,研究混动系统

这也是大部分车企都在做的事情,大众、长安、吉利、广汽、长城、比亚迪、一汽等都在进行布局,世界各国也公布了禁售燃油车的时间表,12V 汽车电力系统也会随着燃油车的消失而逐渐推出历史舞台。

  1. 另辟蹊径,开发比 48V 更好的平台

48V 虽好,但是仍然有缺点,电压在 48V 以上的解决方案目前研究较少,如果能找到比 48V 更节能成本更低的解决方案,那么这个方案就会像 48V 替代 12V 一样逐渐成为主流,但目前而言 100V 以上的方案的成本都非常的昂贵,很少有企业能负担得起。

综上,48V 成了传统燃油车企的必经之路,早早地进行布局才不至于落得“被挨打”的下场。

与非网原创内容,未经许可,不得转载!

推荐器件

更多器件
器件型号 数量 器件厂商 器件描述 数据手册 ECAD模型 风险等级 参考价格 更多信息
ADXL345BCCZ-RL 1 Analog Devices Inc 3-Axis, ±2 g/±4 g/±8 g/±16 g Digital Accelerometer

ECAD模型

下载ECAD模型
$6.44 查看
ADG1414BCPZ-REEL7 1 Analog Devices Inc 9.5 Ω RON ±15 V/+12 V/±5 V iCMOS Serially-Controlled Octal SPST Switches

ECAD模型

下载ECAD模型
$7.15 查看
ADUM5404CRWZ 1 Rochester Electronics LLC SPECIALTY ANALOG CIRCUIT, PDSO16, ROHS COMPLIANT, MS-013AA, SOIC-16
$13.08 查看

相关推荐

电子产业图谱