48V動(dòng)力總成系統(tǒng)為什么成了行業(yè)熱點(diǎn)

文、圖：楊作濤

48V動(dòng)力總成系統(tǒng)為什么成了行業(yè)熱點(diǎn)

文、圖：楊作濤

在今年4月份的北京車展上，法雷奧曾展示過e4Boost 48V動(dòng)力總成系統(tǒng)，最近48V動(dòng)力總成系統(tǒng)突然又成為汽車行業(yè)的熱點(diǎn)。其實(shí)，48V動(dòng)力總成系統(tǒng)并不是新技術(shù)，早在2004年法雷奧在全球首創(chuàng)了汽車起停系統(tǒng)，就為其在48V混合動(dòng)力系統(tǒng)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位奠定了基礎(chǔ)，目前該系統(tǒng)已經(jīng)落戶中國(guó)并將于2017年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

什么原因促成48V動(dòng)力總成系統(tǒng)成為熱點(diǎn)

雖然48V動(dòng)力總成系統(tǒng)早已是成熟技術(shù)，然而在中國(guó)乃至歐美國(guó)家并未被大家所熟知。近年來(lái)節(jié)能減排法規(guī)的日益嚴(yán)格，尤其是中國(guó)從2016年1月1日起開始實(shí)施第四階段平均燃油消耗標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定到2020年乘用車的平均燃油消耗量降至5 L/100 km，對(duì)應(yīng)CO2排放約為120 g/km，并對(duì)屆時(shí)不能滿足標(biāo)準(zhǔn)的量產(chǎn)車制定了嚴(yán)格的懲罰措施。此標(biāo)準(zhǔn)一出，各大汽車廠商無(wú)不為之苦惱。按照工信部公布的數(shù)據(jù)，2015年乘用車實(shí)際平均油耗為7.97 L/100 km，這個(gè)數(shù)值距離5 L/100 km的油耗標(biāo)準(zhǔn)差距還很大。

在這個(gè)大背景下，如何使量產(chǎn)車滿足油耗標(biāo)準(zhǔn)就成為汽車廠商急需解決的問題。目前，全球汽車行業(yè)普遍的共識(shí)是：在發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)整合領(lǐng)域，技術(shù)改進(jìn)已經(jīng)接近極限，只有通過電氣化才能解決節(jié)能減排的問題。

為什么選擇48V動(dòng)力總成系統(tǒng)

目前車輛普遍使用的是12 V動(dòng)力系統(tǒng)，此系統(tǒng)可以通過起停功能和制動(dòng)能量回收實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，但是功率的限制使它的節(jié)能效果受到制約。而48V系統(tǒng)可以更有效地發(fā)揮起停功能的作用，而且為汽車上越來(lái)越多的電氣系統(tǒng)提供支持，例如在發(fā)動(dòng)機(jī)起停時(shí)使用戶體驗(yàn)更舒適，同時(shí)最高可降低25%的燃油消耗。另外，將動(dòng)力系統(tǒng)的電壓設(shè)置為48V也是很有講究的。根據(jù)歐洲ECE R100法規(guī)規(guī)定，直流電壓60 V和交流電壓30 V以下屬于安全電壓，不會(huì)造成人身危險(xiǎn)，而48V動(dòng)力總成系統(tǒng)的最高電壓一般在54 V左右，在安全電壓的范圍之內(nèi)。

而且，48V動(dòng)力系統(tǒng)是性價(jià)比較高的成熟產(chǎn)品。相對(duì)于純電動(dòng)與混合動(dòng)力的解決方案，48V動(dòng)力系統(tǒng)屬于微混系統(tǒng)，其優(yōu)勢(shì)在于對(duì)傳統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)的改動(dòng)不大，能夠很快地進(jìn)行部署。對(duì)于國(guó)內(nèi)汽車廠商而言，盡管在政策的推動(dòng)下會(huì)進(jìn)行電動(dòng)車和混合動(dòng)力車的開發(fā)，但是這些車輛從開發(fā)到量產(chǎn)再推向市場(chǎng)所涉及的關(guān)鍵部件過多，導(dǎo)致周期太長(zhǎng)，因此急需48V動(dòng)力系統(tǒng)這樣性價(jià)比較高的快速解決方案。

48V動(dòng)力總成系統(tǒng)的主要部件

法雷奧48V e4Boost 動(dòng)力總成系統(tǒng)由48V iBSG起發(fā)電一體機(jī)、48V電子增壓器、增強(qiáng)型制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)、DC/DC（直流/直流）轉(zhuǎn)換器和48V電池構(gòu)成。

（1）iBSG起發(fā)電一體機(jī)是系統(tǒng)的核心部件之一。它與傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)體積相當(dāng)，安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)前端，通過曲軸皮帶傳動(dòng)。由于其同時(shí)具備發(fā)電機(jī)和起動(dòng)機(jī)的功能，便于集成安裝，因此這種集成電機(jī)將進(jìn)一步推動(dòng)傳統(tǒng)能源發(fā)動(dòng)機(jī)的小型化和輕量化。iBSG可以幫助大多數(shù)量產(chǎn)車型實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力系統(tǒng)功能，主要包括：支持起步起停和滑行起停（包括在高速行駛狀態(tài)下的滑行）；為車輛提供制動(dòng)能量回收和輔助扭矩；優(yōu)化汽車變速器的換擋策略，為車輛提供更好的性能和燃油經(jīng)濟(jì)性；最高可為車輛提供12 kW的輔助功率，在車輛起步時(shí)輸出高扭矩，在車輛低速行駛需要加速時(shí)為發(fā)動(dòng)機(jī)提供補(bǔ)充動(dòng)力；在不影響駕乘舒適性的前提下，提升車輛燃油經(jīng)濟(jì)性。

（2）48V電子增壓器，這是系統(tǒng)的核心部件之一。為提高發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率，小型化的發(fā)動(dòng)機(jī)通常會(huì)采用廢氣驅(qū)動(dòng)的渦輪增壓器，但廢氣渦輪增壓器在動(dòng)力響應(yīng)方面會(huì)出現(xiàn)時(shí)滯現(xiàn)象，而法雷奧48V電子增壓器可以解決這種。采用磁阻開關(guān)技術(shù)的電子增壓器由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可以做到幾乎完美的即時(shí)響應(yīng)（250 ms以內(nèi)）。

48V動(dòng)力總成系統(tǒng)的工作原理

在車輛起動(dòng)階段，iBSG皮帶式起發(fā)電一體機(jī)提供大功率輸出，快速帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸，車輛起動(dòng)非常迅速，并且消除了12 V起停系統(tǒng)的抖動(dòng)現(xiàn)象，駕乘者幾乎感覺不到車輛在起動(dòng)。在車輛制動(dòng)時(shí)，該系統(tǒng)可以將制動(dòng)能量回收，同時(shí)給48 V電池和12 V電池充電，這是該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高效節(jié)油的重要功能。

車輛需要加速時(shí)，iBSG系統(tǒng)可以在幾毫秒內(nèi)做出響應(yīng)，為車輛提供輔助功率；汽車從靜止起步時(shí)，iBSG系統(tǒng)可以為車輛提供短時(shí)低速純電動(dòng)行駛所需動(dòng)力，尤其在跟車的時(shí)候，不但具有節(jié)油效果，而且消除了發(fā)動(dòng)機(jī)不斷起停帶來(lái)的不舒適感。

AD&S：國(guó)內(nèi)汽車廠商對(duì)于48V動(dòng)力總成系統(tǒng)是什么態(tài)度？預(yù)計(jì)48V動(dòng)力總成系統(tǒng)將達(dá)到什么樣的市場(chǎng)份額？

法雷奧中國(guó)總裁畢諾（Edouard de PIREY）：國(guó)內(nèi)客戶對(duì)48V動(dòng)力系統(tǒng)非常感興趣，他們對(duì)節(jié)能減排的需求更強(qiáng)烈，急需48V動(dòng)力系統(tǒng)來(lái)滿足環(huán)保法規(guī)的要求，但客戶也有一些要求，例如我們對(duì)客戶需求的響應(yīng)速度要快，提供的產(chǎn)品成本要低。法雷奧48V動(dòng)力總成系統(tǒng)將在2017年第一季度實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，預(yù)計(jì)到2020年，法雷奧在中國(guó)市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)的裝機(jī)量將達(dá)到100萬(wàn)臺(tái)。品，一方面是因?yàn)镾UV車型油耗的確比較大，另一方面SUV通常也是銷量較大的車型，將節(jié)油技術(shù)應(yīng)用于批量較大的車型能更好地幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)整體平均油耗下降的目標(biāo)。另外SUV車型相對(duì)普通車型來(lái)說，成本的增加相對(duì)不那么敏感，更易于應(yīng)用新技術(shù)。

AD&S：對(duì)于油耗偏高的SUV車型的生產(chǎn)廠商，采用48V動(dòng)力系統(tǒng)的愿望是否會(huì)更強(qiáng)一些？

法雷奧汽車電子產(chǎn)品事業(yè)部中國(guó)區(qū)業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)楊華：我們可以根據(jù)客戶的需求提供不同的解決方案。的確有很多客戶希望將48V動(dòng)力系統(tǒng)應(yīng)用于他們的SUV產(chǎn)

AD&S：48V動(dòng)力系統(tǒng)是否需要兩塊蓄電池？這是否會(huì)影響到整車重量？48V系統(tǒng)在技術(shù)發(fā)展上是否有瓶頸？

法雷奧亞太區(qū)動(dòng)力總成研發(fā)經(jīng)理張雪飛：48V動(dòng)力系統(tǒng)通常需要兩塊電池，48 V鋰電池和傳統(tǒng)的12 V電池。我們可以對(duì)12 V電池進(jìn)行小型化，因?yàn)?8 V電池可以通過DC/DC轉(zhuǎn)換器對(duì)12 V電網(wǎng)補(bǔ)充電能?？傮w而言，車身重量增加并不明顯，在空間布置上也不會(huì)有問題。至于技術(shù)發(fā)展瓶頸，48V動(dòng)力系統(tǒng)是一套系統(tǒng)的解決方案，它可以進(jìn)行不同的組合。如果只采用48V iBSG電機(jī)，可能沒辦法一步到位實(shí)現(xiàn)4 L/100 km的油耗目標(biāo)，但是如果進(jìn)行一定的組合，例如將iBSG與48V電子增壓器相結(jié)合，發(fā)動(dòng)機(jī)功率就會(huì)實(shí)現(xiàn)很大提升，節(jié)油效果就可以達(dá)到20%以上。