在不斷收緊的排放及油耗法規下,“火”起來的不只是新能源汽車,還有48V電氣系統。可以看到,隨著各大主機廠和零部件廠商48V相關計劃的先后公布以及生產計劃的逐步實施,這一“后起之秀”已悄然前行,迎來了整個行業的廣泛關注。
技術優勢:不只是節能
盡管從節能減排的效果來看,插電混動以及純電動汽車更有優勢,但不依靠外接插電、沒有里程焦慮的48V系統卻更為現實可行。具體來看,其優點可歸結為以下四個方面:
首先,48V系統的油耗雖高于插電混動和純電動,但高達20%的節油效果也使其極有吸引力。以法雷奧e4Boost 48V動力總成系統為例,該系統由48伏iBSG起發電一體機、48伏電子增壓器、增強型制動能量回饋系統、DC/DC(直流/直流轉換器)和48伏電池構成,最高可幫助車輛提升25%的燃油經濟性及二氧化碳排放 (NEDC 歐洲油耗及排放評定標準),并可幫助車輛提升20%的加速性。需要指出的是,在車輛剎車時,該系統可以發電,將車輛制動能量回收,同時給48V電池和12V電池充電,這是該系統實現高效節油的重要功能。
其次,根據歐洲ECE R100法規規定,直流電壓60V和交流電壓30V以下都屬于安全電壓,不會造成人身危險。而48V動力總成系統的最高電壓一般在54V左右,在安全電壓的范圍之內,這使其無需額外的安全防護措施。與此同時,車輛的控制策略集成于車輛原有的ECU里面,不用改變原有的車輛架構,也無需增加額外的零部件。因此,裝備48V動力總成的動力系統成本甚至比柴油動力系統的成本更低,汽車制造商即使沒有政策性補貼,同樣可以實現收支平衡。
第三,除了在節能和成本方面的優勢,48V系統也可以進一步提升車輛的舒適性。據了解,法雷奧48V iBSG皮帶式起發電一體機在車輛啟動階段可提供大功率輸出,快速帶動內燃機曲軸,使車輛起動非常迅速,并且消除了12V起停系統的抖動現象,駕乘者幾乎感覺不到車輛在啟動。而在汽車從靜止起步時,iBSG系統可以為車輛提供短時低速純電動行駛。尤其在跟車的時候,不但具有節油效果,還消除了內燃機不斷起停帶來的不舒適。
此外,在車輛需要加速時,48V iBSG系統能帶來更多的加速樂趣。目前,越來越多的車型采用渦輪增壓,但渦輪增壓器有一個弱點就是“渦輪遲滯”,動力要在加速動作后的1~2秒內才能跟上來。iBSG可以很好的彌補這個缺陷,因為iBSG的動力輸出非常快,只需要幾毫秒。
未來提升:著重技術組合
根據中國汽車工程學會近日發布的《節能與新能源汽車技術路線圖》,到2025年,乘用車新車整體油耗降至每百公里4L,2030年降至每百公里3.2L。可見,車企所要面臨的降低油耗的壓力也將逐年增加。而就48V系統而言,想要在更長時期內發揮作用僅保持目前的節油效果顯然是不夠的,相關技術需要更進一步的提升。
那么,48V是否還有提升空間呢?答案是肯定的。正如法雷奧中國總裁畢諾在接受訪問時所說,48V系統的優勢在于其技術成本合理,技術組合靈活。其中,關于技術成本合理,我們在上一部分已經說到,而所謂的技術組合靈活其實正是其未來潛力所在。
通常情況下,48V動力總成系統分為P1(也有稱P0)、P2、P3、P4,它們的區分方式在于電機安裝位置,數字越小,安裝位置越靠前(P1-集成于內燃機;P2-安裝在內燃機和變速箱之間;P3-安裝在變速箱;P4-安裝在后軸)。其中P1位置的技術就是以上所提到的i-BSG皮帶式起發電一體機,它是當前市場的主流趨勢。
而為了實現車輛的純電動行駛甚至是電動四輪驅動,法雷奧開發了不同的技術產品和組合方案:一、結合P1電機(iBSG電機)增加法雷奧電子增壓器,它可以進一步提升駕駛的動力性,節油效果也會更好;二、P3電機,將電機集成在變速箱內,進行模塊化設計,其已經在DCT產品上實現;三、P1電機加P4電機,可以實現電四驅,即前輪以內燃機動力為主,后輪為電動驅動。“P1位置安裝皮帶式起發電一體機,可以實現低速短時純電動功能,主要是在車輛起步階段,由電機實現車輛的純電動起步。而未來, P3和P4位置的技術可以實現真正意義上的純電動行駛。”
法雷奧亞太區動力總成研發經理張雪飛表示, 48V是一套系統的解決方案,它可以進行不同的組合。如果只采用48V iBSG電機,可能沒辦法一步到位實現4L的油耗目標,但是如果進行一定的組合,比如將iBSG與48V電子增壓器相結合(如以上所提到的e4Boost 48V動力總成系統),就能將內燃機功率實現很大提升,內燃機可以進一步小型化,同時扭矩輸出也更大,變速箱的換檔策略可以進一步改善,其節油效果可達到20%以上,甚至更高。
值得一提的是,在今年的巴黎車展上,法雷奧e4Sport系統首度全球亮相。該系統在e4Boost的基礎上,又集成了“后軸驅動電機”,最大程度地回收了車輛制動能量并將其儲存在48伏電池中,使其能夠為車輛再利用。回收的能量主要用于:通過起動機,增加發動機的扭矩輸出;通過電子增壓器,在車輛加速階段,發動機動力輸出最大化;純電模式下行駛以及當車輛抓地力不足時,通過48V eRAD系統和車輛后軸的連接,提升車輛性能,有效地將車輛轉為四驅模式。