在過去的每一年，汽車產(chǎn)業(yè)都會帶來更新、更復(fù)雜的高端技術(shù)。也就是在這些技術(shù)的推動下，加上史無前例的嚴排放法規(guī)，給汽車的電源帶來了更高的需求。正是在這些因素的影響下，48V電子系統(tǒng)在汽車領(lǐng)域正如野火一樣在全球蔓延。有專家預(yù)測，到2025年，有五分之一出售的汽車會搭載48V電子系統(tǒng)，這將會構(gòu)建一個新的宏偉藍圖。但是我們得承認，48系統(tǒng)并不是什么新技術(shù)。
在和德爾福和大陸兩家主要汽車供應(yīng)商的相關(guān)負責(zé)人進行了深入交談之后，我對48V系統(tǒng)怎么工作和為什么這么流行有了深入的了解。主要有兩個原因：第一個，也是最重要的，那就是滿足政府規(guī)定的嚴格排放標(biāo)準(zhǔn)；第二，就是讓汽車擁有更強勁的動力。
提升電力負荷
在過去的十幾年，汽車制造商已經(jīng)用越來越多的高科技、高效率的新技術(shù)取代傳統(tǒng)的機械配件。如：電動助力助向、電動制動真空泵和電動水泵。緊接著，汽車制造商更是將信息娛樂系統(tǒng)、自適應(yīng)巡航控制、車道偏離警示系統(tǒng)和盲點監(jiān)測等一系列新技術(shù)引入了汽車。加上傳統(tǒng)的座椅加熱、加熱方向盤和加熱擋風(fēng)玻璃。
在這種環(huán)境下，標(biāo)準(zhǔn)的12V電子系統(tǒng)變得越來越捉襟見肘。于是48V系統(tǒng)便逐漸被提上了日程，幫助滿足日益增長的汽車需求。在豪華車上面，這種趨勢越來越明顯。
例如BentleyBentayga，就用了一個48V的電池去驅(qū)動電動防傾桿系統(tǒng)，以達到更好的操控。而奧迪也同樣用了同樣的電池包去為電動增壓器供電。
德爾福的工程副總MaryGustanski表示，后者的這個技術(shù)對于提高汽車的加速能力有很大的幫助。該公司的“E-charger”被應(yīng)用在本田的新思域上面，讓汽車在很低的引擎轉(zhuǎn)速的時候在汽車的啟停方面了了很大的提升。
48V系統(tǒng)是怎樣工作的？
在談48V系統(tǒng)之前，我們要先了解一下其概念。
所謂48V系統(tǒng)，是指幾家德國整車和零部件制造商共同倡導(dǎo)的一種低成本節(jié)油技術(shù)方案。該系統(tǒng)是一種低混合動力系統(tǒng)，也可以把它看成是起停系統(tǒng)的升級版。該系統(tǒng)電壓為48V，用能量小于一度電的功率型鋰離子電池代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鉛酸電池，用BSG電機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的啟動電機和發(fā)電機。它不但具有怠速啟停功能，還具有發(fā)動機停機滑行、滑行與制動能量回收、加速助力和電巡航功能。更重要的是，其單車成本不會超過5000元人民幣。
盡管現(xiàn)在大家都在談48V系統(tǒng)，但現(xiàn)在基本上我們汽車上的燈光、發(fā)動機配件、車載娛樂信息系統(tǒng)等都是使用的12V系統(tǒng)。
但不同于上世紀90年代業(yè)界想用42V系統(tǒng)完全取代的做法，這次48V系統(tǒng)知識想作為12V的重要補充，探討一種混合的解決方案。換句話說，新型的電動機和48V電池是被添加到傳統(tǒng)的內(nèi)燃機和12V電池上，作為一個強力補充。這和你現(xiàn)在在GMBASHybrid、BuickLaCrosse和SaturnAura看到的系統(tǒng)比較相似。
與古老的GM電力總成一樣，很多新的雙電壓混合動力設(shè)計（和RenaultScenic的48V系統(tǒng)一樣）包含了三個主要部件：MGU（MotorGeneratorUnit）、DC/DC轉(zhuǎn)換器和一個高電壓電池。這里，MGU可以替代前端輔機驅(qū)動的傳統(tǒng)交流發(fā)電機，DC/DC轉(zhuǎn)換器和電池的作用也日益重要。
也就是這樣，讓48V系統(tǒng)的實現(xiàn)變得相對便宜和簡易。“這可以在30%花費的情況下，達到50%到70%的收益”，Gustanski說。這個50%到70%的提升可以節(jié)約15%燃料，他繼續(xù)說。
大陸集團也認同這種觀點。他們表示，在他們的最初的NEDC環(huán)境測試中，同樣可以獲得13%的燃料節(jié)省，在真實的應(yīng)用中，這個數(shù)據(jù)有可能達到21%。這是非常驚人的。
鋰離子電池和DC/DC轉(zhuǎn)換器
德爾福在今年CES現(xiàn)場展示的原型，包括了電池、DC/DC轉(zhuǎn)換器、保險絲和電池控制器，他們占領(lǐng)的空間不大，在實際應(yīng)用中，他們是隱藏起來的。
在德爾福和大陸的48V系統(tǒng)中用到的電池是鋰電池單元，電池的尺寸只有鞋盒那么大（上圖的黑盒子），這個低于1Kwh的電池包將能源傳輸?shù)揭粋€12V的鉛酸電池，當(dāng)然，這是要借助一個DCDC轉(zhuǎn)換器才能實現(xiàn)的（上圖帶風(fēng)扇的銀色盒子）。這是為了將電壓降低，滿足車上12V設(shè)備的供電需求。
為什么需要48V的大電池？Gustanski表示歸根到底是效率和成本的問題。
一個48V的電池能夠支持的汽車配件是12V電池的四倍，這就意味可以用這個電池可以同時給更多的設(shè)備供電。例如風(fēng)扇、電動助力轉(zhuǎn)架、泵和壓縮機。這樣的話，就可以使得產(chǎn)品更有效率。除此之外，這對電子線束尺寸和重量也了很大的改善。
Gustanski也承認，更高的電壓，帶來的影響力也更大。
聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定下，在汽車電子系統(tǒng)中，如果電壓高于60V（官方規(guī)定的高壓），會帶來個更高標(biāo)準(zhǔn)的屏蔽、線管和連接器的需求，勢必也會帶來更大的成本。將電壓保持在這個電壓以下，意味著這個輕度混合動力系統(tǒng)的成本能夠停留在800到1200美金之間。
也正如Gustanski所說，根據(jù)“拇指法則”，汽車制造商在MPG獲得的燃油節(jié)省技術(shù)上面投入的成本有個期望，那就是每提高一個百分點可以支付的成本為50到100美金。這個輕度混合動力成本正是滿足需求的產(chǎn)品。
電動發(fā)電機組
和交流發(fā)電機一樣，電動發(fā)電機組通過一個皮帶連接到引擎的曲軸。這個48V的單元通常是液冷的，因此會有一個特別的拉緊器去適應(yīng)曲軸會被MGU應(yīng)用的事實。
在第一個例子，大概10kW的單元就像一個電機，借助一個逆變器，它就能夠從48V的鋰電池獲得電流，這樣就能驅(qū)動電機。電機通過傳送皮帶將動力傳送給汽油或者柴油引擎，將其“點燃”。這個應(yīng)用在啟停的時候，也能快速“點燃”引擎（12V系統(tǒng)需要冷啟動），這樣做的就能將扭矩提高100左右，進而改善加速性能（尤其是在啟停的時候）。傳送經(jīng)過計算的轉(zhuǎn)矩脈沖到引擎，還能降低啟停時候的震動，或者降低引擎負載，降低燃油消耗。
這個單元不但充當(dāng)電機，將轉(zhuǎn)矩傳送給曲軸，也正如名字所說的一樣，它還是一個發(fā)電機。在接收到轉(zhuǎn)矩之后，它又會給48V的電池組充電。這個不但在引擎工作的時候能通過皮帶帶動（像傳統(tǒng)的交流電機）充電。在引擎關(guān)閉之后，滑行和剎車的時候，同樣能夠充電。
這意味著內(nèi)燃機可以切斷燃油供應(yīng)，同時，車輪可以通過一個鎖定的轉(zhuǎn)矩變換器帶動內(nèi)燃機轉(zhuǎn)動。發(fā)動機曲軸的傳送帶然后帶動單元，這樣同樣為48V電池供電。
因此，這個單元不但可以在啟停的時候無縫啟動汽車，還能執(zhí)行交流發(fā)電機的充電。更能通過利用曲軸上的轉(zhuǎn)矩降低發(fā)動機的負載。當(dāng)然，這個也允許再生制動器。
不同級別的輕度混合系統(tǒng)
德爾福的MaryGustanski告訴我，他們需要聚焦在MGU驅(qū)動的輕度混合系統(tǒng)（這種統(tǒng)稱P0輕度混合系統(tǒng)），但是這些低成本的系統(tǒng)對于EV來說是一個捷徑，因此他們的下一步目標(biāo)就是P2系統(tǒng)。
所謂的P2系統(tǒng)和奔馳的“Mercedes’inlinestartergenerator”系統(tǒng)一樣，相對而言是比較貴的。同時其應(yīng)用也會給汽車的內(nèi)部設(shè)計帶來新的變化（如現(xiàn)在的電動發(fā)電機單元是處于引擎和傳送帶之間），也會對離合器等配件造成影響。P2的目標(biāo)是允許電機直接給車輪提供動能，而不需要借助引擎。這樣就可以大大提高效率。
大陸P2系統(tǒng)就有一個動力傳動系統(tǒng)處在引擎與變速系統(tǒng)之間。且通過兩個離合器分開兩個配件。MGU則被放置到另一邊，通過皮帶提供轉(zhuǎn)矩。
為了只通過電給車提供動能，而不是通過帶動一個不運行的引擎，引擎端的離合器需要打開。電機通過皮帶和動力傳動滑輪系統(tǒng)帶動變速器輸入軸。
在一個大熱天應(yīng)用啟停的時候，兩個離合器都會打開，這樣的話單元可以將動能傳送給空調(diào)壓縮機，而不需要通過借助移動汽車或者轉(zhuǎn)動引擎。
為P2制造空間是一個重要的任務(wù)，我們會發(fā)現(xiàn)這個比P0系統(tǒng)更好的系統(tǒng)的元件很快會以不同的方式裝進全球的汽車里。這種純粹用電驅(qū)動的方式還可以在引擎停止的時候，運行空調(diào)，這樣不但會帶來更好的節(jié)油率，還可以帶來更舒服的體驗。
一切都是為了更高的效率
大陸和德爾福的相關(guān)人員告訴我，48V系統(tǒng)變得越來越流行了，而主要可以歸功于以下這個因素：那就是滿足燃油經(jīng)濟和二氧化碳排放標(biāo)準(zhǔn)。尤其在歐洲和中國，這兩個點的受關(guān)注程度尤其高。到2020年，前者每公里的行駛帶來的二氧化碳排放為95克，而后者到2021年每公里帶來的二氧化碳排飯也會達到117克。而美國本身的MPG需求顯示，到2025年，每公里行駛的帶來的二氧化碳排放為101克。
48V系統(tǒng)取代12代系統(tǒng)帶來的不僅是成本的節(jié)約，還是減排的需求，同時泵和風(fēng)扇在高壓的時候，帶來的效率提升也是非常明顯的。更重要的是，48V的系統(tǒng)能夠提供更多的電能，滿足不斷增加的各種汽車功能的需求，同時還能解放一些以往智能由引擎驅(qū)動的設(shè)備。
例如傳統(tǒng)的水泵和空調(diào)，就是最明顯的改變。
例如在一個寒冬里，你開的車正在用4000的轉(zhuǎn)速爬山。在傳統(tǒng)的汽車里，由引擎帶動的水泵會把很多冷卻液傳送給引擎。但實際上因為外界環(huán)境也很低，所以壓根就不需要冷卻液來幫引擎降溫。因此如果我們使用的是電水泵，這個問題就有可能避免。
Gustanski舉了另一個例子。汽車在高速上高速定速巡航的時候，如果能用電驅(qū)動空調(diào)的話，就不需要像傳統(tǒng)汽車的做法，在如此高的發(fā)動機轉(zhuǎn)速下導(dǎo)致空調(diào)壓縮機的高速度。換句話說，這套新系統(tǒng)的出現(xiàn)，能夠讓汽車的某些配件能夠按需運行。
Gustanski甚至提到，利用一個48V給柴油車迅速加熱催化劑，減少排放。
毫無疑問，48V汽車系統(tǒng)將會成為主流。IHS的報告甚至顯示，到2025年，48V的系統(tǒng)的市場容量會提高九倍，屆時大概有1400萬輛汽車引入了這個系統(tǒng)。
這對德爾福和大陸這樣的供應(yīng)商來說，是一件很好的事情。對消費者來說，這同樣也是一個好事。這不但帶來了更好的燃油經(jīng)濟，也帶來了更多更好的電子體驗。同時還提升了性能。當(dāng)然成本的減少，這樣才是更直接的優(yōu)勢。
