48V系統(tǒng)是指系統(tǒng)電壓為48V,用能量小于一度電的功率型鋰離子電池替代傳統(tǒng)的鉛酸電池,用BSG電機(jī)替代傳統(tǒng)的啟動(dòng)電機(jī)和發(fā)電機(jī),除了自動(dòng)啟停功能之外,還能夠在必要的時(shí)候,為車(chē)輛提供輔助動(dòng)力。
圖1 48VBSG系統(tǒng)架構(gòu)
一般來(lái)說(shuō),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。48V系統(tǒng)一般與內(nèi)燃機(jī)并聯(lián)。相較于高壓混合動(dòng)力系統(tǒng),48V微混系統(tǒng)能夠以三分之一的成本提供了全混合動(dòng)力的三分之二的好處,讓燃油經(jīng)濟(jì)性提高了15%至20%。
48V還可以用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)增壓器(e-ger)。電動(dòng)增壓器取代傳統(tǒng)的等待廢氣讓渦輪達(dá)到最高速度,會(huì)讓加速過(guò)程更加迅速,同時(shí)滯后感也會(huì)并不那么顯著。
圖1 48VBSG系統(tǒng)架構(gòu)

近年來(lái),歐洲在48V上的布局較為積極,2013年,歐盟批準(zhǔn)了2020年二氧化碳排放標(biāo)準(zhǔn),要求到2020年新車(chē)平均二氧化碳排放水平控制在95克/公里,否則就要接受高額的罰款。還要求48VBISG啟停技術(shù)也在2020年之前在歐洲普及。歐盟二氧化碳排放標(biāo)準(zhǔn)與中國(guó)實(shí)施的第四階段燃油限值標(biāo)準(zhǔn)、美國(guó)限制車(chē)型油耗的CAFE標(biāo)準(zhǔn)等,一同成為促使整車(chē)廠以及零部件供應(yīng)商探討節(jié)能減排技術(shù)的加速劑。
在中國(guó),根據(jù)工信部修訂的《乘用車(chē)燃料消耗量限值》和《乘用車(chē)燃料消耗量評(píng)價(jià)方法及指標(biāo)》,至2020年,所有企業(yè)生產(chǎn)的乘用車(chē)平均油耗必須降至5.0升/100公里。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(chē)混動(dòng)化,純電動(dòng)化是最佳技術(shù)路線。純電動(dòng)化雖然是汽車(chē)的終極目標(biāo),但是由于高成本以及續(xù)航問(wèn)題,無(wú)法在短期內(nèi)大量普及。因此48V輕混系統(tǒng)就成為眾多企業(yè)目前最現(xiàn)實(shí)的選擇。
表1 全球主要國(guó)家及地區(qū)48V系統(tǒng)市場(chǎng)情況

歐洲是未來(lái)48V系統(tǒng)的主戰(zhàn)場(chǎng),歐洲車(chē)企以及零部件供應(yīng)商比較樂(lè)觀,推動(dòng)非常積極,如果歐洲推廣順利,中國(guó)也會(huì)緊隨其后。根據(jù)預(yù)測(cè),2025年全球48V系統(tǒng)裝車(chē)量1100萬(wàn)輛。
圖2 2016年全球48V系統(tǒng)區(qū)域市場(chǎng)份額

預(yù)計(jì)至2025年,48V微混車(chē)將占混動(dòng)車(chē)的一半以上。48V微混動(dòng)力電池市場(chǎng)前景廣闊,預(yù)計(jì)到2020年,全球48V系統(tǒng)鋰電池的市場(chǎng)空間將達(dá)200億元。
企業(yè)方面,目前已經(jīng)有多家零部件廠商和整車(chē)廠商正在開(kāi)發(fā)和應(yīng)用48V微混系統(tǒng)。
零部件企業(yè):大陸集團(tuán)、法雷奧、德?tīng)柛!⒉┦?、日立等?/div>
電池企業(yè):力神、寧德時(shí)代、江森自控、風(fēng)帆、萬(wàn)向、中航鋰電等;
整車(chē)企業(yè):大眾、長(zhǎng)安、吉利、廣汽、長(zhǎng)城、比亞迪、一汽等。
1、大陸集團(tuán)
大陸是48V系統(tǒng)的先行者,大陸集團(tuán)的48V微混系統(tǒng)采用所謂的“P0”結(jié)構(gòu),該系統(tǒng)被安置在原起動(dòng)電機(jī)的位置,通過(guò)皮帶與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸相連接,因此其與現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行集成十分方便。由于設(shè)計(jì)十分緊湊,這套系統(tǒng)所占用的空間僅相當(dāng)于傳統(tǒng)的起動(dòng)電機(jī)的大小。
2017年年底之前,雷諾Scénic(風(fēng)景)及GrandScénic(大風(fēng)景)將搭載大陸48V柴油版混動(dòng)系統(tǒng)。憑借該套系統(tǒng),Scénic的百公里綜合油耗為僅3.5升柴油,而CO2排放更是被降至92g/km,在同級(jí)別車(chē)中無(wú)人能及。這也是48V“混合輔助系統(tǒng)”首次用于生產(chǎn)汽車(chē)。
2、博世
博世提供了48V系統(tǒng)的整套解決方案:BRS系統(tǒng)(BoostRecuperationSystem),并計(jì)劃2017年量產(chǎn)。2016年5月21日,F(xiàn)IAElectric,NewEnergyCommission,GermanMotorsportAssociation(DMSB)在柏林聯(lián)合發(fā)布采用博世BRS系統(tǒng)的卡丁車(chē),裝備2臺(tái)BSG,總功率20kW,百公里加速不到5秒。這是博世對(duì)2017年進(jìn)行量產(chǎn)的BRS系統(tǒng)進(jìn)行的應(yīng)用測(cè)試。
3、德?tīng)柛?/div>
德?tīng)柛.?dāng)前推出的是基于P0構(gòu)架的48VBSG系統(tǒng),并在本田Civic1.6L柴油車(chē)上進(jìn)行了驗(yàn)證,降低二氧化碳排放超過(guò)10%。
2016年4月,德?tīng)柛P家呀?jīng)和2個(gè)客戶(hù)達(dá)成合作,并計(jì)劃在2017年量產(chǎn)48V系統(tǒng)。
4、法雷奧
法雷奧為48V輕混系統(tǒng)提供了核心零部件,包括48V電動(dòng)增壓器、BSG、離合器、DCDC。法雷奧48伏動(dòng)力總成系統(tǒng)由48伏電子增壓器、48伏iBSG皮帶式起發(fā)電一體機(jī)構(gòu)成,可最大程度地回收汽車(chē)制動(dòng)能量。
5、日立
日立汽車(chē)系統(tǒng)在2016年3月完成了面向48V中混動(dòng)力汽車(chē)的鋰離子電池組的基本設(shè)計(jì)。2016年新開(kāi)發(fā)的48V鋰離子電池組將BMS基板、電池單體、繼電器、保險(xiǎn)絲組裝載于同一箱體內(nèi),具有可組裝性強(qiáng)、可靠性高的特點(diǎn)。
從2016年開(kāi)始,日立汽車(chē)系統(tǒng)將開(kāi)始向汽車(chē)制造商客戶(hù)供應(yīng)48V系統(tǒng)樣品,并致力于2018年度實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
6、江森自控
江森自控的48V微混電池系統(tǒng)采用的是雙電壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),即在一輛汽車(chē)上搭載兩個(gè)電池:48V鋰離子電池與12V傳統(tǒng)起動(dòng)電池。48V電池可以向更高功率的負(fù)荷提供電力。12V電池可為汽車(chē)起動(dòng)、車(chē)內(nèi)外照明和娛樂(lè)系統(tǒng)(如收音機(jī)和DVD播放器等)持續(xù)提供電力。
7、萬(wàn)向
萬(wàn)向集團(tuán)的48V微混動(dòng)力電池技術(shù)來(lái)自F1賽車(chē)的高功率電池技術(shù),是在納米磷酸鐵鋰技術(shù)基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)而成。該電池產(chǎn)品具有高功率的特性(電池的電芯功率密度為3千瓦/公斤),在低溫下表現(xiàn)良好,可以在最低零下30攝氏度下釋放比鉛酸電池更多的電量,并能達(dá)到持續(xù)5年的生命周期。
2017年2月,萬(wàn)向一二三獲得上汽通用價(jià)值超過(guò)10億美元的260萬(wàn)套48V超級(jí)磷酸鐵鋰電池訂單。該系統(tǒng)電池是在納米磷酸鐵鋰技術(shù)基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)而成,并對(duì)負(fù)極材料研究作了改進(jìn)和優(yōu)化。該產(chǎn)品由14個(gè)8安時(shí)電芯組成,電池高度96毫米,電芯功率密度3千瓦/公斤,電池功率密度2千瓦/公斤。
8、寧德時(shí)代
寧德時(shí)代已經(jīng)規(guī)劃了三代48V產(chǎn)品,第一代產(chǎn)品主要主要實(shí)現(xiàn)基本的啟停、加速、能量回收功能,采用12~13個(gè)10安時(shí)電芯的pack。第二代產(chǎn)品將實(shí)現(xiàn)更高的節(jié)油減排效率,在電池上采用15-30安時(shí)電芯的pack,第三代產(chǎn)品則將提供更多的電氣功能,在電池上將采用25-40安時(shí)的電芯pack。預(yù)計(jì)其第一代產(chǎn)品將在2017年實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化量產(chǎn)。
9、比亞迪
2013年,比亞迪就推出了自己的48V微混技術(shù)——綠混系統(tǒng),用48V的磷酸鐵鋰電池。在這套48V電壓平臺(tái)上可以集成更多的用電設(shè)備,比如起停裝置、電動(dòng)助力、LED燈具等。為了進(jìn)一步降低能耗,比亞迪還將家電行業(yè)中的變頻技術(shù)應(yīng)用在車(chē)輛上,比如變頻壓縮機(jī)、變頻油泵、變頻風(fēng)扇等,這些變頻裝置最終可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。
在綠混技術(shù)中,比亞迪還應(yīng)用了一個(gè)低電壓、大扭矩、雙繞組的電機(jī)。該電機(jī)可以在48V低電壓的條件下協(xié)助發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行加速(傳統(tǒng)混動(dòng)車(chē)型都需要100V以上的高電壓),從而減少燃油消耗,在剎車(chē)或減速滑行時(shí),通過(guò)該電機(jī)來(lái)回收制動(dòng)能量并對(duì)鐵電池進(jìn)行充電。
通過(guò)使用48V電壓平臺(tái)以及對(duì)全車(chē)用電設(shè)備的改進(jìn),同時(shí)配合發(fā)動(dòng)機(jī)啟停、制動(dòng)能量回收、低滾阻風(fēng)阻等技術(shù),可以使搭載綠混技術(shù)的車(chē)輛實(shí)現(xiàn)百公里節(jié)油1.5升左右。
10、奧迪
奧迪全新一代A8將推出搭載48V鋰電池的混合動(dòng)力版車(chē)型,此套系統(tǒng)與電機(jī)匹配后可擁有相比傳統(tǒng)混動(dòng)車(chē)型更出色的性能和燃油經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn),而車(chē)輛在進(jìn)行諸如制動(dòng)等動(dòng)作時(shí),產(chǎn)生的多余能量則將被儲(chǔ)存到48V電池組中。該系統(tǒng)將帶給全新一代A8車(chē)型在功率上提升16馬力,扭矩上提升60牛˙米,同時(shí)在NEDC測(cè)試方案下,新車(chē)的油耗也將有0.7L/100km的下降。奧迪宣稱(chēng)這套混合動(dòng)力系統(tǒng)未來(lái)將在其家族其他車(chē)型上使用,例如全新A6、A7等。

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