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从48V电源说起,电压提升能为汽车带来多大改变

| 2020-10-22

这两天我在外媒上看到一则新闻,大概是说高尔夫8有可能在2019年上市,采用MQB平台,搭载48V电源系统等等等等......好吧,其实吸引我的是48V电源系统终于要落实到产品上来了。作为汽车电源系统第二次升级确实有点命运多舛,持续60余年才能算上真正踏出了第一步。

●第一次电源系统升级

回归主题,电源系统升级的本质才是我所感兴趣的。升级无外乎就是原先的系统受制于种种因素,不好用或不能用了。上世纪50年代中期就有过一次升级,由6V电源系统升级到12V电源系统(柴油机是24V)。

当时的内燃机技术也处在突飞猛进的阶段,压缩比增加后,需要为起动机提供更高的电压才能起动发动机。不过这此升级也持续了很长时间,大众甲壳虫将电源系统升级到12V时已经是1967年款了,而雪铁龙2CV甚至在1970年款的车型上才完成升级。

这就像一个人胖了十斤不会因为衣服裤子有点紧而全部换掉,汽车电源系统的升级也同样会对与电气系统相关的零部件行业造成巨大冲击,所有产品都需要革命性的改变到当前标准,成本巨大。

不过,好在当时的电气设备并不是像如今这么多,还有着不得不升级的理由。所以虽然过渡的时间有点长,但毕竟是完成了。

  ●失败的42V方案

上世纪90年代末,业内曾提出一个通过三组12V铅酸蓄电池串联成为36V电池组,使电源总线电压提高到42V的方案。在使用相同电气设备的情况下,提升电压可降低通过电线的电流,从而能够采用更细的电线,为降低成本和轻量化做出贡献。

另一主要原因就是随着技术的进步,汽车的电气系统也越来越多了。不但灯光、仪表、音响、多媒体等传统系统还在持续发展外,对电源系统要求更高的舒适性及科技性配置也在兴起。例如,电动助力、主动悬架、座椅通风加热、各类驾驶辅助系统等等,这些都有着对高电压电源系统的需求。

此外,电压提高后还可以将原先需要靠发动机曲轴带动的助力泵、冷却风扇、空调压缩机等等系统都用电机来驱动。除了可以按需进行开关,达到最优化驱动外,还能够提升车辆的燃油经济性。

但是,如果将42V电源系统推行下去,就将会产生巨大的成本。所有配套电气都需要重新研发调试,整个零部件产业都会产生前所未有的动荡。并且,这其中的成本也需要有人买单,自然会落到消费者身上。

不过对于消费者来说,无论是12V还是42V电源系统都看不到明显区别,远不如一个更大排量的发动机,多两个配置来的实惠,因此难以推向市场。与此同时,交换电机、半导体开关技术都得到突破。更有首款Trench MOSFET推出,实现了在14V电源的情况下的良好运行,功耗水平也在可接受范围内,42V电源系统升级也就不了了之了。

●可行的48V方案

与42V方案的革命性取代不同,48V电源系统保留12V铅酸蓄电池和相应的电源线,其通过并联的形式以一个独立的网络运行。

48V电源主要支持主动悬架、发动机启停系统、空调压缩机等高功率电气设备的应用,灯光、娱乐、音响等传统设备仍由12V电源驱动,因此节约了大量的成本。

该方案的可行性同样来自于电池技术的突破,锂电池的尺寸、重量、充放电速度等优势都是铅酸蓄电池所不具备的。特别是锂电池拥有更好的充电性能,可以利用制动动能回收系统使其快速充电,减少发动机的负载。

48V电源系统比12V电源系统能够储存更多电量,在配备启停系统的车上可以实现长时间关闭发动机,减少出现电池电量过低而频繁起动发动机充电的情况(如果不充电就无法起到发动机了),从而避免浪费过多的燃油。

●48V方案的发展路线

其实,目前市场中还存在一种微型混动汽车。它在传统汽车的基础上,增加48V助力回收电机及电子转换单元,48V电源系统正是微型混动汽车的基础。

微型混动汽车可以实现滑行过程中的发动机启停、制动动能回收、电机辅助加速、短途低速行驶等功能。避免了燃油的不必要消耗,通过动能回收系统得到的电能也会在燃油利用率最低的工况中释放出来,做到了能量的循环利用,显著提升了燃油经济性。

相比于混合动力汽车,微型混动汽车已经达到其70%左右的节油效果,比传统燃油汽车节约14-17%的燃油。并且微型混动系统的成本方面只是混动系统的30%,这也是微型混动汽车的最大优势。

在未来的发展中,汽车电源系统的升级想来也不会太远。与第一次升级不同的是,48V电源系统将是在电气系统的压力下得以普及,越来越严峻的排放法规和油耗限制也对其产生一定的助力。至于微型混动汽车,低成本低油耗正是它的最大优势。随着市场的扩大,未来成本还有进一步降低的空间。并且相比于混动汽车和纯电动汽车,它也是目前市场中最为适用的车型。

文章标签: 混合动力 48V电源

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