48v轻混系统车的用车感受(48V现象研究是简单升级还是彻底革命)
导 读AUTO--REVIEW
10月25日,新一代梅赛德斯-奔驰C级车在海南三亚正式上市。C级车作为奔驰在中国的领军车型,2018年1--9月累计销售106904台居奔驰各类车型之首,作为C级车历史上改变最大的中期改款车型,新一代C级车以超过50%的零部件升级调整,在外观、内饰、动力等诸方面进行较大调整。其中应对“双积分”政策特别推出的48伏 1.5T发动机的C260车型(替代C200)尤为引起各界高度关注。
这也是跨国公司首款在华量产的主力车型中采用48伏技术,充分表明了奔驰的信心与决心。与深混实施中的技术壁垒和成本壁垒、插混和纯电动在使用中的不成熟相比,48伏技术在不改变原有内燃机结构的基础上,实现降低油耗与性能提升双重效果,更为难得的是成本得到较好的控制。有数据显示,相较于深混动力系统,48V微混系统能够让燃油经济性提高15%左右。
目前,汽车上普遍使用的电压系统是12V。查阅资料便可知,从最早的6V升级而来的12V电压系统,迄今为止已经统治了车载电压江湖60多年。但是,近来的种种迹象表明,48V系统的强势介入,预示着12V系统的“独断专行”时代即将结束。
近期上市的新一代梅赛德斯-奔驰C260车型,便将48V系统作为最大卖点。该车搭载了具有48伏智能电机的1.5升新款涡轮增压发动机,在燃油经济性大幅提升的同时,动力性和舒适性却丝毫未减。
同时,在目前新能源技术尚未成熟,排放法规日趋严苛的背景下,通过奔驰、奥迪、博瑞等越来越多车型的亲身验证,48V系统的裨益愈发明显。
48V系统以多重优势胜出,成为燃油车的续命良药
想必很多人都有这样的疑问,为何将系统电压设定为48V,而不是42V或96V呢?实验结果表明,相比其他伏数,尤其是与目前广泛搭载的12V系统相比,48伏具有很多无可比拟的优势,是其中性价比最高的。
首先,直流电的安全电压为60V,而48V小于这个电压,在安全性上获得保障;其次,基于48伏电压的系统能搭载更多节油技术,与现有平台兼容度大;第三,随着电动化和智能化的到来,车用电器日趋增多,诸如带大尺寸触屏的多媒体系统、座椅加热和按摩等都是“耗电大户”,提升系统电压能更方便地使用各类电器。
当然,48V系统比12V系统的成本要高出5000-8000元,但相对于其达到的燃油经济性效果来看,这个成本投入是物超所值的。以法雷奥48V系统为例,其包括一个电子增压器和一个起动发电机,可提高15%的燃油经济性。(表1)
按照我国的节能减排目标,2020年,乘用车新车平均油耗要低至5.0升/百公里;至2025年,乘用车新车平均油耗4.0升/百公里;至2030年,乘用车新车油耗3.2升/百公里。
据工信部公布的数据显示,2017年度,我国乘用车平均燃料消耗量实际值为6.05升/100公里,即2020年要在这个基础上降17%,难度不小。
在新能源汽车短期内尚无法大规模普及的情况下,面对如此紧迫的节能减排需求,能够兼顾成本、效用(高压轻混30%的成本,得到70%的性能)并且可以兼容现有平台的48V系统无疑将成为一个经济又现实的解决方案。(表2)
跨国零部件巨头重金押注48V系统,奠定领先优势
当前,博世、大陆、德尔福和法雷奥已经是48V系统的关键部件供应商。他们公认48V弱混系统是一种低成本而有效的汽车节能技术方案,均投入重金进行相关研发,并对未来前景做出了乐观判断。
2017年初,法雷奥成为首家在中国生产48伏系统的全球供应商。据法雷奥估计,到2023年,中国每年将有400多万辆新车安装48伏系统。届时,该数目相当于约中国汽车年产量的13%。
同样乐观的还有德尔福。据德尔福预计,到2025年,全球48V汽车年产量将达到1400万辆,其中将近800万台将在中国诞生。
大陆集团预计,到2020年,全球采用48V系统的车辆总数将达到400万辆;到2025年,全球约有20%的新车将配备48V系统。
博世预计,该技术将会到明年年底渗透到更加便宜的车型当中,在2020年之前将会变得相当普及。像轻度混合动力系统这样的技术有潜力让内燃机避免早早退出历史舞台。
另据英国咨询公司IHS最新预测显示,到2025年,全球48V微混汽车年产量将达到1360万辆,中国未来有望成为48V微混技术的主要市场,大约会有接近800万辆48V微混车型在中国生产。
可见,48V系统的市场前景诱惑有多大,吸引有实力的零部件巨头争相入瓠。法雷奥、博世、大陆、德尔福、舍弗勒等已均实现各自48V系统的量产落地,并提供了一套完整的解决方案。如,在11月22-23日举办的“2018舍弗勒大中华区技术研讨会”上,舍弗勒展示了针对传统内燃机、变速箱及针对这些系统混动化的一系列解决方案,比如滚动停缸技术和用于电机和变速箱的新一代超低摩擦滚动轴承以及48V轻混技术等。未来几年,48V解决方案也将在其他构型的混合动力系统中得到越来越广泛的应用。此类应用的目的在于将电驱动装置的功率提升至20kW以上,并提高动力系统的整体效率和排放性能。舍弗勒在P1混合动力模块中,48V电机位于发动机曲轴上,在不受速比影响的情况下与发动机转速进行耦合。而位于发动机与变速箱之间的48V P2混合动力模块可实现更高效的能量回收和节能策略。对径向安装空间较小的横置前驱车型来说,舍弗勒也开发了相应的驱动装置。该装置采用平行轴式布局方式,通过皮带或链条与变速箱输入轴相连。除了制动能量回收,该系统还可以实现低速纯电行驶,适用于交通拥堵路况或泊车。此外,舍弗勒48V混合动力模块不仅可以助力车辆加速,还可以实现滑行启停进一步节油,这意味着车辆在发动机关闭并且动力总成脱开的情况下依然可以向前行驶。系统集成的自动离合器可以帮助发动机在启动后迅速提高到相应转速,大大提高了车辆重新启动的舒适性。此外,舍弗勒P2混合动力模块还可以经济高效地实现手动变速箱混合化。(表3)
其实,48V系统的作用远不止于对普通燃油车有明显的提升意义,对于时下流行的纯电动车也有明显的改进作用。据法雷奥透露,其正研发用于纯电动车的48伏动力系统,该方案对于低成本电动车将极具吸引力。今年9月底在上海技术体验活动中,法雷奥将领图、宝骏以及知豆原来的驱动系统换成48V系统作为唯一的驱动源,汽车起步时有明显的起步感、反应很快,在跑道上多次加速、刹车时动力依然很灵敏,展示了48 伏动力总成系统对于纯电动城市汽车的意义,也显示了48伏动力系统的巨大潜力。
除此之外,向外围产业链的拓展也让跨国零部件巨头奠定领先优势。今年3月7日,德国大陆集团和中国电池制造商四川成飞集成建立合资企业,为汽车行业开发和生产48V电池系统。新合资企业将为所有传统的48V拓扑结构(P0、P2、Px)开发和生产一个电池平台,最高功率可达25kW。值得关注的是,新成立的合资公司将使得大陆集团成为单渠道的全套系统供应商。
德系引领 中系热追,“48V”车型大有全面爆发之势
尽管48V系统炒得很热,但细数已经在国内上市的量产车型,搭载48V系统的车型却寥寥无几,且以高端车型为主。其中,新款奔驰S500是首款搭载48伏电气系统的量产车型,其后奥迪全新一代A8L跟进,而吉利博瑞GE MHEV则是中国品牌的成功代表。(表4)
但是,综观各大车企的未来规划,却会明显感觉到48V系统大有全面爆发之势。从去年以来,国内外整车厂对于48V系统车型的推出与市场规划正在提速。
自主品牌方面,今年5月,吉利推出48V微混系统的B级车型——博瑞GE MHEV;今年4月,福美来F5新增48V微混动力车型;去年11月,江淮汽车推出首款48V MPV车型——瑞风M4 HyBoost;更早之前,长安打造出了国内首款48V微混量产车型——逸动蓝动版。国内一汽、北汽、长安、广汽、奇瑞、江淮、比亚迪、长城等主流自主品牌车企都在计划推出轻混车型。据法雷奥透露,其近期收到的48V系统订单中的60%来自中国车企。
合资及进口品牌方面,奥迪则已经将48V系统量产在了SQ7、A6和A8上;去年底上市的新奔驰S级和即将上市的新高尔夫GTI也应用了48V微混系统;沃尔沃宣布2019年开始不再生产纯燃油车,将全面布局应用48V系统;通用将用A123电池在华全面推行“三缸机 48V”动力组合;最近新一代奔驰C260的搭载,则表明了该系统向B级车进一步延伸,不再是高端车型的专利。
可以预见的是,48V微混系统会先在国内B级车等高端车型、合资品牌、进口品牌车型上率先放量。
事实上,在国际上,早在2011年,奥迪、宝马、保时捷、大众、戴姆勒就联合推出48V系统,并在随后发布了48V系统规范LV148。2016年,美国汽车工程师协会制定了48伏电气系统的行业标准,将48V作为汽车行业的标准之一推行到汽车制造当中。
48V带来的改变很多,比如配备了发动机启停的车,等红灯熄火后,空调运转单靠12V系统供电就有些难以承受,48V的更高电压就很容易解决这个问题。在48V系统的支持下,汽油机和电气的混合才能更加深入,电子涡轮、水泵、真空泵等可能都转化为电子驱动,进一步降低油耗,同时也加速了厂商基于48V环境下的MHEV轻混车型研发速度。
结语
有人说,48V系统是12V系统的升级版或加强版,表面上看貌似如此,但一路深究下来发现,从某种意义上说,48V系统给传统燃油车带来的不仅仅是简单的升级,而是一场革命。它让传统燃油车在更严格的排放标准和更强劲的汽车动力之间找到了一种平衡,以极高的性价比,既满足了车企节能减排的要求,又迎合了消费者期望的驾乘需求,成为链接传统车与新能源车之间的桥梁。
背景资料 48V系统的前世今生
1918年汽车首次引入了蓄电池,随着起动机的诞生,1920年蓄电池获得了广泛应用,当时蓄电池的电压等级是6V,并且正极接地。
后来,由于内燃机排量的增加以及高压缩比内燃机的出现,6V蓄电池已经不能满足功率需求,1950年电压等级开始向12V进化,一直到现在,12V电压系统已经统治了60多年。
1988年,美国汽车工程师学会SAE(Society of Automotive Engineers)提议把标准电压提高至42V。由于当时的技术水平,以及电气零部件替换的高昂费用,汽车企业并没有积极推进实施,最终夭折,至今汽车普遍搭载的依然是12V系统。
2011年,德国车企奥迪、宝马、保时捷、大众、戴姆勒联合推出48V系统,以满足日益增长的车载负载需求,更重要的是为了满足欧洲2020年严格的排放法规。并在随后发布了48V系统规范LV148。
2016年,美国汽车工程师协会制定了48伏电气系统的行业标准,将48V作为汽车行业的标准之一推行到汽车制造当中。
可以说,48V系统得以崭露头角,是在欧洲日趋严格的排放标准倒逼下,德国车企通过对现有技术的多方权衡找到的现阶段最佳折中解决方案。(表5)
目前,除了德国车企,全球零部件和整车跨国巨头也积极参与48V系统的研发和推广。其中,零部件企业的参与者主要来自跨国企业,如大陆、法雷奥、德尔福、博世、日立等;而48V电池系统的厂家则大多来自中国零部件企业,如万向、宁德时代、比亚迪、力神、风帆、中航锂电等,国际上以江森自控、A123、三星SDI、LG、Chem等为主要代表;主流整车企业几乎都有这方面的规划,除了大众、戴姆勒、宝马、奔驰、奥迪等德系车企外,通用、一汽、广汽、吉利、奇瑞、比亚迪、长城等都在进行48V系统车型的布局。
根据各大供应商的数据,48V轻混系统可以降低大概15%-20%左右的能耗和排放。而且未来中国将会成为普及48V系统的主战场——预计到2025年,会有超过800万辆搭载48V轻混系统的车型产自于中国。
编辑:郑雪芹排版:赵黎
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