汽車48 V系統(tǒng)的節(jié)能效果、應(yīng)用成本與實(shí)施策略＊

史天澤 趙福全 郝瀚 劉宗巍

（清華大學(xué)，汽車產(chǎn)業(yè)與技術(shù)戰(zhàn)略研究院 汽車安全與節(jié)能國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100084）

主題詞：48 V系統(tǒng) 混合動力 節(jié)能效果 應(yīng)用成本 技術(shù)路線

1 前言

能源和環(huán)保是全球性的重大問題，汽車作為能源消耗大戶，其低碳化發(fā)展已受到人們的廣泛關(guān)注[1-2]。當(dāng)前，各國車輛油耗法規(guī)日趨嚴(yán)苛，要求汽車產(chǎn)品必須不斷降低油耗水平[3]。在此背景下，48 V系統(tǒng)作為一種有效的節(jié)能技術(shù)，日益受到業(yè)界關(guān)注[4-11]。48 V系統(tǒng)的直接含義是指一種電壓為48 V的車用電氣系統(tǒng)，另一層含義是指人們基于該電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)的輕度混合動力系統(tǒng)，本文中“48 V系統(tǒng)”指的是以輕度混合動力（輕混）系統(tǒng)為主要節(jié)能手段的、較高電壓的車用電氣系統(tǒng)。

2011年，大眾、寶馬、奔馳、保時(shí)捷、奧迪五大德國汽車制造商宣布聯(lián)合開發(fā)48 V汽車電氣系統(tǒng)，主要應(yīng)用于輕度混合動力車輛，這表明48 V系統(tǒng)已逐漸成為車企的節(jié)能技術(shù)選項(xiàng)之一。其背后的推動力是日益嚴(yán)格的油耗及CO2排放標(biāo)準(zhǔn)和不斷升級的車輛用電需求[12]。一方面，起停技術(shù)的應(yīng)用已使傳統(tǒng)的12 V系統(tǒng)接近承載能力的極限，而在法規(guī)約束下應(yīng)用效果更好的輕度混合動力系統(tǒng)勢在必行，這就需要承載功率更高的電氣系統(tǒng)[13]。另一方面，汽車產(chǎn)品所集成的電子功能越來越多，12 V系統(tǒng)已無法滿足大功率電氣裝備的需求。由此，48 V系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

本文對48 V系統(tǒng)的發(fā)展歷程、系統(tǒng)架構(gòu)、節(jié)能原理進(jìn)行了介紹，考察了其節(jié)能效果與應(yīng)用成本，并對48 V輕混技術(shù)與典型的重混技術(shù)進(jìn)行了成本有效性對比分析，從而明確了48 V系統(tǒng)的特點(diǎn)及其定位，并結(jié)合法規(guī)升級前景和中國車企實(shí)際情況，給出了48 V系統(tǒng)技術(shù)路線選擇及實(shí)施策略的具體建議。

2 48 V系統(tǒng)發(fā)展綜述

2.1 48 V系統(tǒng)發(fā)展簡介

車用電氣系統(tǒng)經(jīng)歷了不斷發(fā)展、逐步升級的過程，期間還曾有反復(fù)。20世紀(jì)70年代左右，車用電氣系統(tǒng)進(jìn)行了一次大規(guī)模升級，形成了目前較為普遍的12 V系統(tǒng)。隨后，在20世紀(jì)90年代，美國曾試圖主導(dǎo)新一次電氣系統(tǒng)升級，推動42 V系統(tǒng)應(yīng)用[14-15]。受限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，這次升級以失敗告終，但在車輛某些部件上保留了42 V功能，也為未來車用電氣系統(tǒng)的升級提供了技術(shù)儲備。近年來，由于各種大功率電子器件不斷集成，電氣系統(tǒng)升級再次引起人們關(guān)注。一些汽車廠商提出了48 V系統(tǒng)的升級方案。與之前升級失敗的42 V系統(tǒng)相比，目前推行48 V系統(tǒng)既有法規(guī)的現(xiàn)實(shí)推動、技術(shù)的有力支持，也有更大的應(yīng)用價(jià)值，并且可以借鑒之前的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，正越來越受到業(yè)界的關(guān)注。

48 V車用電氣系統(tǒng)的架構(gòu)如圖1所示，分為12 V低壓線路和48 V高壓線路，二者之間通過電壓轉(zhuǎn)換裝置連接，需要指出的是，48 V系統(tǒng)的正常工作電壓為36～52 V[16]。高電壓系統(tǒng)承擔(dān)動力總成、空調(diào)、底盤等大功率電子器件的負(fù)載，低電壓系統(tǒng)則為車燈、車載電腦、顯示屏等低功率負(fù)載供電。這種雙電壓構(gòu)型既能滿足大功率部件的需求，又避免了大量電子元器件的重新開發(fā)，可以有效節(jié)約成本。

圖1 48 V車用電氣系統(tǒng)的雙電壓結(jié)構(gòu)

相比于現(xiàn)行的12 V系統(tǒng)，48 V系統(tǒng)具有較高的節(jié)油潛力，主要可以通過所集成的輕度混合動力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)節(jié)油；提高系統(tǒng)電壓可相應(yīng)地降低電流，進(jìn)而降低導(dǎo)線和電器的功率損耗；可以有效支持多種車載電器附件的升級。當(dāng)然，48 V系統(tǒng)并非車用電氣系統(tǒng)升級的終點(diǎn)，未來，隨著汽車動力系統(tǒng)電氣化程度的不斷提升，以及汽車集成更多的電子信息功能，更高電壓電氣系統(tǒng)的需求仍是存在的。

2.2 48 V系統(tǒng)的挑戰(zhàn)

由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，48 V系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用也帶來了諸如電器安全、電磁輻射、電池管理等挑戰(zhàn)。

車輛電氣系統(tǒng)工作中，不同電壓的組件同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，這些電氣組件都需要保證在各種工況下的安全性。雙電壓系統(tǒng)中，12 V系統(tǒng)和48 V系統(tǒng)電路由一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器連起來。如果發(fā)生接地失效，48 V高壓電流將直接通過12 V零線，高壓電流將對線路上的低壓組件如電控單元等造成嚴(yán)重?fù)p害。因此，實(shí)現(xiàn)完善的電路設(shè)計(jì)，使雙電壓系統(tǒng)組件得以分離是重要挑戰(zhàn)之一。

供電電壓的升高也導(dǎo)致電磁兼容要求的提高。相比于12 V系統(tǒng)，48 V系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁波強(qiáng)度更大，強(qiáng)電磁輻射可能干擾車載電子設(shè)備間CAN通信的正常運(yùn)行，影響行車安全。48 V系統(tǒng)主要電磁干擾源為DC/DC轉(zhuǎn)換器和驅(qū)動電機(jī)及其控制器。在整體布置中，整車控制器、制動控制器等關(guān)鍵系統(tǒng)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離干擾源，并注意高壓線束的選取和布置方式，對于強(qiáng)干擾源可采取屏蔽措施，以滿足電磁兼容要求。

此外，48 V系統(tǒng)多采用鋰電池作為儲能設(shè)備，其相比于鉛酸電池和鎳氫電池具有較高的能量密度和較好的充、放電性能。為了滿足電動汽車的功率、電壓要求，一般會將單體電池進(jìn)行串、并聯(lián)組成電池組。在48 V系統(tǒng)工作過程中，電池組會進(jìn)行頻繁的充電和放電。由于各電池單體絕對的一致性無法保證，需要依賴電池管理系統(tǒng)進(jìn)行整體監(jiān)測和管理，防止電池組中個(gè)別電池充電狀態(tài)與其他電池產(chǎn)生過大差異，甚至進(jìn)入深度放電狀態(tài)而影響電池組壽命。

總體上，雖然48 V系統(tǒng)的應(yīng)用面臨了一些挑戰(zhàn)，但與高壓系統(tǒng)相比技術(shù)難度相對較小。目前也出現(xiàn)了很多整體解決方案，正逐步達(dá)到應(yīng)用水平。

3 48 V系統(tǒng)的節(jié)能效果與應(yīng)用成本

3.1 節(jié)能效果

目前，48 V系統(tǒng)尚未得到廣泛應(yīng)用，直接考察其節(jié)能效果有一定難度。但48 V系統(tǒng)最主要的節(jié)能效果來自于其搭載的輕度混合動力技術(shù)。因此，以BSG輕混技術(shù)的節(jié)能效果作為48 V系統(tǒng)的參考值是較為可行的研究方法。

針對不同混合動力技術(shù)的節(jié)能效果，國內(nèi)外多個(gè)研究機(jī)構(gòu)開展了大量研究。其中美國國家研究委員會（National Research Council，NRC）認(rèn)為起停系統(tǒng)將帶來2.1%的節(jié)能效果，在此基礎(chǔ)上，輕混系統(tǒng)的加入將進(jìn)一步帶來6.5%的節(jié)能效果，綜合來看，NRC認(rèn)為輕混系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)8.6%的節(jié)能效果[17]；美國環(huán)保署（Environment Protection Agency，EPA）對混合動力技術(shù)進(jìn)行了分車型研究，并認(rèn)為輕混系統(tǒng)的節(jié)能效果約為8.5%～11.6%[18]，且隨著車型增大，節(jié)能效果略有減小，如表1所示。

表1 EPA關(guān)于不同車型輕混系統(tǒng)節(jié)能效果的結(jié)論 %

兩家研究機(jī)構(gòu)給出的輕混系統(tǒng)節(jié)能效果為10%左右，考慮到48 V系統(tǒng)的節(jié)能還包括電流損耗降低、電器附件性能提升等其他因素，其綜合節(jié)能效果有可能達(dá)到15%左右。近期大陸集團(tuán)與福特汽車合作開發(fā)的最新48 V系統(tǒng)車型披露節(jié)油效果為14.7%，與上述分析判斷吻合。因此，本文確定48 V系統(tǒng)的節(jié)能效果約為10%～15%，并以此進(jìn)行后續(xù)分析。

3.2 應(yīng)用成本

3.2.1 成本增長點(diǎn)

48 V系統(tǒng)引入BSG輕混技術(shù)后，汽車動力系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等均受到影響。EPA在2012年對一款36 V BSG輕度混合動力汽車進(jìn)行了拆解，考察了其從系統(tǒng)、子系統(tǒng)、組件、零件直至不可分割級別的變化，綜合材料成本、勞動力成本、裝備成本等，得到了成本增量數(shù)據(jù)[19]，可作為估計(jì)依據(jù)，如表2所示。其中成本變化較大的是電機(jī)系統(tǒng)、電力供給系統(tǒng)、線束與控制系統(tǒng)，其余系統(tǒng)的影響相對較小。

表2 BSG系統(tǒng)主要成本增長點(diǎn)

3.2.2 成本分析

對上述成本增長點(diǎn)進(jìn)一步分析，以EPA對36 V系統(tǒng)的拆解研究和各系統(tǒng)的成本數(shù)據(jù)[22]為基礎(chǔ)，根據(jù)48 V系統(tǒng)實(shí)際情況進(jìn)行合理縮放，估算各部分的成本增量。

a.電機(jī)系統(tǒng)成本估算

EPA給出的不同額定功率的電機(jī)成本如表3所示[20-22]，48 V系統(tǒng)電機(jī)功率多為15 kW左右，根據(jù)表3可推算這部分成本增量折合人民幣（下同）約為663元。

表3 電機(jī)系統(tǒng)成本

b.電力供給系統(tǒng)成本估算

電力供給系統(tǒng)是最大的成本增長點(diǎn)。一般48 V系統(tǒng)需要搭載支持電機(jī)持續(xù)運(yùn)行0.02 h左右的電量，其電池容量需求約為0.3～0.4 kW·h[22]。表4[22]列出了不同電池容量的成本數(shù)據(jù)，以電池容量0.35 kW·h計(jì)算，可推定電力供給系統(tǒng)的成本增量約為2 480元。

表4 電力供給系統(tǒng)成本

c.線束與控制系統(tǒng)成本估算

線束分為低壓線路（12 V部分）和高壓線路（48 V部分）兩部分，其成本主要與通電電流強(qiáng)弱相關(guān)，而48 V系統(tǒng)與EPA所拆解的36 V系統(tǒng)相比，可以從電壓差異直接推算出電流不同，進(jìn)而確定低壓線路部分成本增量約為125元，高壓線路部分則約為530元[19]。

控制系統(tǒng)包括電機(jī)控制系統(tǒng)、控制核心、電壓轉(zhuǎn)換裝置等核心部件，以及與之配套的線路、裝配、冷卻系統(tǒng)。對這部分成本進(jìn)行精確估算較為困難，但根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，將36 V車輛拆解成本放大5%來估算是可以接受的，由此得到48 V系統(tǒng)的控制系統(tǒng)成本增量約為2 400元。

d.其他系統(tǒng)成本估算

其他包括發(fā)動機(jī)系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、車身系統(tǒng)、制動系統(tǒng)等的成本變化，這些多為機(jī)械結(jié)構(gòu)變化，不涉及電氣部件，因此可直接取36 V車輛拆解的結(jié)果，合計(jì)約為1 303元，如表5所示[19]。

e.總成本估計(jì)

綜上，48 V輕混系統(tǒng)的直接成本增量總計(jì)約為7 501元。如前所述，這是基于EPA在2012進(jìn)行實(shí)車拆解獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行折算獲得的。48 V系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用成本還必須考慮規(guī)模效應(yīng)及技術(shù)進(jìn)步帶來的成本下降，這個(gè)變化可以利用學(xué)習(xí)曲線[18,21]進(jìn)行估算。考慮48 V輕混系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)，選取了如表6所示的變化系數(shù)[21]。

表5 其他系統(tǒng)成本增量 元

表6 學(xué)習(xí)曲線變化系數(shù)

由此得2018年48 V輕混系統(tǒng)的應(yīng)用成本約為4 501元；遠(yuǎn)期來看，48 V輕混系統(tǒng)趨于成熟情況下的應(yīng)用成本可降低到3 675元，即可以將成本控制在4 000元以下。

3.3 48 V系統(tǒng)成本有效性的對比分析

當(dāng)前，混合動力技術(shù)主要有兩種不同方向的選擇，即輕混技術(shù)（基于48 V系統(tǒng)時(shí)可獲得更充分的節(jié)油效果）和重混技術(shù)。直觀比較而言，前者的優(yōu)勢在于技術(shù)門檻較低，成本總投入較小，即可獲得一定的節(jié)油效果；而后者由于增加了混合度，可以獲得更大的節(jié)油效果，但其技術(shù)難度更高，成本總投入也更大。目前應(yīng)用較多的重混系統(tǒng)主要有PS（Power Split）和P2（Position 2）兩種構(gòu)型。PS構(gòu)型以行星齒輪機(jī)構(gòu)作為動力耦合裝置，該構(gòu)型多出現(xiàn)于日本、美國廠商，主要代表包括豐田、通用、福特等；P2構(gòu)型則以離合器完成動力耦合，該構(gòu)型多出現(xiàn)于歐洲廠商，如大眾、寶馬等。本文以這兩種構(gòu)型作為重混技術(shù)的代表，與48 V輕混技術(shù)進(jìn)行比較。

對汽車節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用效果與成本進(jìn)行估算分析，是一項(xiàng)極富意義和挑戰(zhàn)性的工作，目前世界各國的多個(gè)研究機(jī)構(gòu)都在對此展開研究。其中，NRC聯(lián)合多家研究機(jī)構(gòu)對包括混合動力在內(nèi)的各種汽車節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用效果與成本所進(jìn)行的研究具有較高的系統(tǒng)性和權(quán)威性[17]。其研究綜合運(yùn)用了拆解分析、系統(tǒng)仿真、試驗(yàn)測量等方法，獲得了各種汽車節(jié)能技術(shù)的節(jié)能效果與相應(yīng)的應(yīng)用成本，其中包括PS和P2兩種重混技術(shù)路線的數(shù)據(jù)[17]。利用學(xué)習(xí)曲線修正，估計(jì)其2018年可能的成本變化，如表7所示。同時(shí)，也把本文得到的2018年的48 V輕混技術(shù)路線的數(shù)據(jù)置于表7中。

表7 重混技術(shù)與48 V系統(tǒng)的效果與成本

成本有效性是指每獲得1%的節(jié)能效果所需花費(fèi)的成本，該值越低越好。在2018年，重混技術(shù)和48 V技術(shù)各有優(yōu)勢。48 V系統(tǒng)有明顯成本優(yōu)勢，其成本有效性也更好一些，但重混技術(shù)的節(jié)能潛力更大，能滿足更嚴(yán)格的法規(guī)要求。隨著技術(shù)的進(jìn)步，重混系統(tǒng)關(guān)鍵零部件的成本也可能實(shí)現(xiàn)下降，這將為其成本控制帶來更大的改善空間。由于節(jié)能效果的差異，重混方案的總投入遠(yuǎn)高于48 V輕混方案，如表7中數(shù)據(jù)所示，約在3倍以上。另外，表7中的成本數(shù)據(jù)只針對汽車各系統(tǒng)變化帶來的影響，主要是指制造成本增量，而未考慮不同技術(shù)開發(fā)成本及周期方面的差異，在這方面復(fù)雜的重混技術(shù)顯然也居于劣勢。

3.4 48 V系統(tǒng)的特點(diǎn)與定位

根據(jù)以上分析可知，48 V系統(tǒng)的主要特點(diǎn)可總結(jié)為“短平快”，其優(yōu)勢在于能夠以較低的成本總投入，迅速取得一定的節(jié)能效果，而其劣勢在于節(jié)能潛力有限，未來面向更加嚴(yán)苛的油耗法規(guī)將無力應(yīng)對。盡管通過追加投入，將電機(jī)集成到變速器中，48 V輕混系統(tǒng)的綜合節(jié)能效果有可能提高到20%，但其最高電壓限制了電機(jī)功率的提高，終究難有更進(jìn)一步的節(jié)能空間。就技術(shù)應(yīng)用而言，BSG構(gòu)型的48 V系統(tǒng)不需要對動力總成進(jìn)行大規(guī)模改動，甚至BSG系統(tǒng)可作為固定模塊直接添加到傳統(tǒng)動力總成中，技術(shù)難度比各種重混技術(shù)要低得多。

基于48 V系統(tǒng)的特點(diǎn)，本文認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)的基本定位為：短期內(nèi)能夠快速應(yīng)用并取得一定節(jié)能效果、滿足近期法規(guī)的有效技術(shù)手段之一；如果車企沒有其他節(jié)能技術(shù)（如重混技術(shù)）的充分儲備，尤其應(yīng)予高度重視，爭取盡早應(yīng)用。但是，48 V輕混系統(tǒng)只能作為過渡性方案，車企在投入和應(yīng)用48 V系統(tǒng)的同時(shí)，不可放松對其他節(jié)能技術(shù)的研發(fā)和推進(jìn)。

4 48 V系統(tǒng)的應(yīng)用策略探討

4.1 中國油耗法規(guī)走向及技術(shù)應(yīng)用策略分析

汽車節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用壓力主要來源于越來越嚴(yán)格的法規(guī)要求。中國第四階段油耗法規(guī)限值為5.0 L/100 km，是在三階段限值的基礎(chǔ)上下降約28%；第五階段將達(dá)到4.0 L/100 km，降幅達(dá)到42%；而第六階段的乘用車平均油耗限值預(yù)計(jì)將達(dá)到3.2 L/100 km，屆時(shí)降幅高達(dá)54%。這是異常嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，車企必須不斷挖掘包括混合動力在內(nèi)的各種汽車節(jié)能技術(shù)的潛力。此外，對于不同級別的乘用車，法規(guī)收緊的幅度不同，有利于車輛向小型化、輕型化方向發(fā)展。具體來說，對于小型、中型和大型車輛，分別需要節(jié)油約17%、28%和36%?？梢?，未來較大車型的節(jié)油壓力更大，預(yù)期第五階段油耗法規(guī)也將延續(xù)這一導(dǎo)向。

近期出臺的CAFC與NEV雙積分政策中，車企可用一定比例生產(chǎn)新能源汽車獲得的NEV正積分來抵償CAFC負(fù)積分，這在一定程度上降低了車企油耗達(dá)標(biāo)的難度，但作為一種調(diào)控政策，在交通領(lǐng)域低碳化導(dǎo)向下，預(yù)計(jì)未來國家通過調(diào)整法規(guī)細(xì)則進(jìn)一步收緊CAFC管理的可能性很大。國家在政策導(dǎo)向上，正進(jìn)一步加大包括電動汽車和燃料電池汽車在內(nèi)的新能源汽車推廣力度，然而燃油車的主體地位在短時(shí)間內(nèi)很難發(fā)生變化。為了使占絕大多數(shù)的燃油汽車達(dá)到日益嚴(yán)苛的法規(guī)要求，汽車節(jié)能技術(shù)的研究仍將是未來研究重點(diǎn)之一。48 V、混合動力等技術(shù)有良好的節(jié)能效果，是未來重要技術(shù)選項(xiàng)。車企則必須認(rèn)真考慮每一種節(jié)能技術(shù)，并做出正確的選擇，才能以合理的成本滿足日趨嚴(yán)苛的法規(guī)。

對于自主車企來說，48 V系統(tǒng)的應(yīng)用是由現(xiàn)實(shí)壓力驅(qū)動的。2016年國產(chǎn)乘用車平均燃料消耗量為6.56 L/100 km[23]，距離第四階段油耗限值5.0 L/100 km有很大差距。中國汽車企業(yè)在非電氣化節(jié)能技術(shù)方面的積累還很不足，重混技術(shù)短期內(nèi)尚不能大規(guī)模投入應(yīng)用，而新能源汽車受制于電池成本和性能的改善速度，不可能一蹴而就，因此未來油耗法規(guī)對中國車企提出了很大挑戰(zhàn)[24-27]。尋找過渡技術(shù)，為其他先進(jìn)技術(shù)的開發(fā)贏得時(shí)間，是目前的當(dāng)務(wù)之急。在這些因素的影響之下，48 V系統(tǒng)技術(shù)對于一部分自主車企來說成為短期內(nèi)必須重點(diǎn)考慮的方案之一。相反，對于掌握了先進(jìn)重混技術(shù)的日本車企來說，48 V系統(tǒng)的重要性則沒有那么重要，這從日系車企對48 V系統(tǒng)的態(tài)度上也可見一斑。

綜合考慮48 V系統(tǒng)“短平快”的技術(shù)特點(diǎn)和“過渡方案”的基本定位，對于中國車企來說，在短期內(nèi)沒有足夠的有效節(jié)能手段的情況下，應(yīng)快速導(dǎo)入48 V系統(tǒng)，以滿足第四階段以及后續(xù)第五階段的油耗法規(guī)要求；鑒于48 V系統(tǒng)節(jié)能潛力的局限性，車企在導(dǎo)入該技術(shù)的同時(shí)，還需加緊研發(fā)重混、新能源汽車、高效發(fā)動機(jī)等先進(jìn)技術(shù)，以滿足長遠(yuǎn)發(fā)展需求。

4.2 48 V系統(tǒng)未來應(yīng)用分析

4.2.1 其他節(jié)能技術(shù)分析

除各種混合動力技術(shù)外，車輛上還會搭載其他節(jié)能技術(shù)以滿足法規(guī)要求。本文對近期可能得到應(yīng)用的較為成熟的非電氣化節(jié)能技術(shù)進(jìn)行了探討，包括發(fā)動機(jī)節(jié)能技術(shù)、變速器節(jié)能技術(shù)、低阻力技術(shù)等，其節(jié)能效果數(shù)據(jù)如表8所示。這些技術(shù)的應(yīng)用可滿足約18.7%的總體節(jié)能效果[17]（總體節(jié)能效果=1-Π(1-單項(xiàng)技術(shù)節(jié)能效果i)，其中i取相應(yīng)技術(shù)節(jié)能效果的均值），根據(jù)車企技術(shù)水平及選擇的不同，該值有一定浮動空間，但總體上表征了非電氣化節(jié)能技術(shù)在帶有發(fā)動機(jī)的車輛上的節(jié)能潛力。

表8 非電氣化節(jié)能技術(shù)的節(jié)能效果 %

4.2.2 第四階段油耗法規(guī)達(dá)標(biāo)策略分析

不考慮雙積分政策的影響，僅從節(jié)能汽車的角度分析車企滿足第四階段油耗法規(guī)的達(dá)標(biāo)策略，具體如表9所示。

綜合考慮油耗法規(guī)、其他節(jié)能技術(shù)的影響，表9中顯示了48 V系統(tǒng)的主要應(yīng)用方向。對于小型車輛，僅靠挖掘非電氣化技術(shù)通常就可以滿足下一階段的要求，即使略有困難的車型，加入起停等電氣化技術(shù)后也可達(dá)標(biāo)。對于中型車輛，應(yīng)用了非電氣化技術(shù)后仍有一定節(jié)能缺口，恰好可以利用48 V系統(tǒng)補(bǔ)充，最終可能在中型車范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。而對于大型車來說，當(dāng)然也可以利用48 V系統(tǒng)緩解油耗壓力，但仍可能無法滿足法規(guī)要求，面向未來進(jìn)一步升級的法規(guī)更是如此。因此，大型車型應(yīng)考慮盡早開發(fā)并搭載重混技術(shù)，在此之前，則可以借助48 V系統(tǒng)進(jìn)行有效過渡。

4.2.3 第五階段及后續(xù)油耗法規(guī)達(dá)標(biāo)策略分析

中國第五階段及后續(xù)油耗法規(guī)尚未出臺細(xì)則，但整體上將進(jìn)一步加嚴(yán)。48 V系統(tǒng)受制于其節(jié)能潛力的局限性，將難以為繼。近年來，越來越多的主要汽車制造廠商都在加緊開展各種新能源汽車先進(jìn)技術(shù)的研發(fā)和布局，預(yù)計(jì)到第五階段法規(guī)期間，這些技術(shù)將相繼成熟并投放市場。屆時(shí)，48 V系統(tǒng)的應(yīng)用將會逐漸減少。當(dāng)然，隨著輕量化、低阻力、先進(jìn)動力總成等技術(shù)的進(jìn)步，在部分節(jié)能效果較好的車型上，48 V系統(tǒng)仍可能有一定應(yīng)用空間。

表9 面向第四階段油耗法規(guī)的節(jié)能技術(shù)路線選擇

由此，48 V系統(tǒng)可能在第四階段（2020年以前）以及第五階段（2021～2025年）前期，即未來3～5年左右的時(shí)間里，迎來快速增長，并達(dá)到應(yīng)用峰值；在第五階段以后，則將逐漸無法滿足法規(guī)需求，被其他先進(jìn)技術(shù)替代。如果后續(xù)油耗法規(guī)細(xì)節(jié)上有所放松，或車企開發(fā)未來先進(jìn)節(jié)能技術(shù)的進(jìn)展不如預(yù)期，則其應(yīng)用年限還可能延長。當(dāng)前，中國車企的節(jié)能壓力普遍較大，而新能源、混合動力等技術(shù)有很大的進(jìn)步空間，但尚需時(shí)間和投入，而48 V系統(tǒng)恰恰可以提供寶貴的緩沖時(shí)間，因此該技術(shù)尤其值得中國車企重視。

4.3 48 V系統(tǒng)實(shí)施策略分析

如前所述，除了典型的BSG輕混構(gòu)型外，實(shí)際上48 V系統(tǒng)也可以承載P2構(gòu)型的混合動力系統(tǒng)，可較BSG構(gòu)型進(jìn)一步獲得約5%的節(jié)能效果。

但是，從48 V系統(tǒng)的特點(diǎn)和定位出發(fā)，應(yīng)匹配BSG構(gòu)型輕混技術(shù)，而無需開發(fā)P2構(gòu)型。其原因主要有：第一，投入產(chǎn)出比，用BSG構(gòu)型實(shí)現(xiàn)48 V系統(tǒng)，可在不影響原動力總成的前提下即實(shí)現(xiàn)較為可觀的節(jié)能效果，而P2構(gòu)型需要動力總成的重新設(shè)計(jì)，投入和技術(shù)難度大，雖能帶來節(jié)能效果約5%的提升，但總體性價(jià)比較低；第二，應(yīng)用速度，引入48 V系統(tǒng)主要是為了滿足近期油耗法規(guī)的要求，BSG構(gòu)型可以快速投入應(yīng)用，而P2構(gòu)型則需要更多的研發(fā)投入和時(shí)間投入，短期內(nèi)難以快速應(yīng)用，不符合發(fā)展48 V系統(tǒng)的初衷；第三，未來潛力，48 V電氣系統(tǒng)下的P2構(gòu)型節(jié)能潛力依舊有限，無法滿足未來更加嚴(yán)格的法規(guī)，且P2構(gòu)型本身完全可以承載重混技術(shù)，與其在48 V系統(tǒng)下開發(fā)P2技術(shù)，不如直接開發(fā)高電壓的P2重混技術(shù)。

綜上，車企在發(fā)展48 V系統(tǒng)時(shí)應(yīng)充分發(fā)揮其技術(shù)相對簡單、投入相對較低的優(yōu)勢，盡可能快速實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，以早日獲得收益。在這個(gè)架構(gòu)下為追求稍好的節(jié)油效果而投入更多的時(shí)間和資金，往往是得不償失的。

5 總結(jié)

本文對48 V系統(tǒng)的發(fā)展歷程、原理結(jié)構(gòu)、應(yīng)用效果及成本等進(jìn)行了綜述和分析，研究表明，48 V系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)10%～15%的節(jié)能效果，目前的成本投入則約為4 500元人民幣。雖然未來節(jié)能潛力有限，但其總投入較少、技術(shù)簡單，是車企可以快速應(yīng)用以滿足近期油耗法規(guī)的有效過渡方案。

當(dāng)前，中國乘用車整體平均油耗水平較高，在節(jié)能技術(shù)方面與國際先進(jìn)水平相比尚有差距。對于自主車企來說，加快推廣應(yīng)用新能源技術(shù)、開發(fā)完善重混技術(shù)及其他先進(jìn)節(jié)能技術(shù)，都尚需較多的時(shí)間和資金投入。在此情況下，48 V系統(tǒng)作為一種良好的過渡技術(shù)，可以確保車企有效應(yīng)對第四階段以及第五階段（至少在前期）的油耗法規(guī)，并為新技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用爭取時(shí)間。而自主車企尤其需要重視這一技術(shù)選項(xiàng)的巨大價(jià)值。

同時(shí)，48 V系統(tǒng)雖然在近期可能具有重要意義，但受其節(jié)能潛力限制，未來終將逐漸被更先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)所替代。這也決定了車企在應(yīng)用48 V系統(tǒng)時(shí)，還需推動對其他節(jié)能技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，以滿足遠(yuǎn)期發(fā)展。在48 V系統(tǒng)的應(yīng)用中，BSG構(gòu)型的輕混方案是較理想的選項(xiàng)，在48 V系統(tǒng)下開發(fā)諸如P2構(gòu)型等復(fù)雜技術(shù)，性價(jià)比較低，且會影響應(yīng)用速度，價(jià)值有限。