在過去的每一年，汽車產(chǎn)業(yè)都會帶來更新、更復雜的高端技術。也就是在這些技術的推動下，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)在汽車領域正如野火一樣在全球蔓延。有專家預測，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。
在和德爾福和大陸兩家主要汽車供應商的相關負責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)定的嚴格排放標準；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玻璃。
在這種環(huán)境下，標準的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”被應用在本田的新思域上面，讓汽車在很低的引擎轉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的一種低成本節(jié)油技術方案。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計（和RenaultScenic的48V系統(tǒng)一樣）包含了三個主要部件：MGU（MotorGeneratorUnit）、DC/DC轉換器和一個高電壓電池。這里，MGU可以替代前端輔機驅動的傳統(tǒng)交流發(fā)電機，DC/DC轉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?！斑@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轉換器、保險絲和電池控制器，他們占領的空間不大，在實際應用中，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，當然，這是要借助一個DCDC轉換器才能實現(xiàn)的（上圖帶風扇的銀色盒子）。這是為了將電壓降低，滿足車上12V設備的供電需求。
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備供電。例如風扇、電動助力轉架、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)邦標準規(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），會帶來個更高標準的屏蔽、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曲軸會被MGU應用的事實。
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。
這個單元不但充當電機，將轉矩傳送給曲軸，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。在引擎關閉之后，滑行和剎車的時候，同樣能夠充電。
這意味著內燃機可以切斷燃油供應，同時，車輪可以通過一個鎖定的轉矩變換器帶動內燃機轉動。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矩降低發(fā)動機的負載。當然，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。同時其應用也會給汽車的內部設計帶來新的變化（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壓縮機，而不需要通過借助移動汽車或者轉動引擎。
為P2制造空間是一個重要的任務，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。這種純粹用電驅動的方式還可以在引擎停止的時候，運行空調，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準。尤其在歐洲和中國，這兩個點的受關注程度尤其高。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動的設備。
例如傳統(tǒng)的水泵和空調，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，如果能用電驅動空調的話，就不需要像傳統(tǒng)汽車的做法，在如此高的發(fā)動機轉速下導致空調壓縮機的高速度。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。當然成本的減少，這樣才是更直接的優(yōu)勢。
