什么是48V混合動(dòng)力系統(tǒng)及48V的誕生歷經(jīng)坎坷
在全球興起的能源變革運(yùn)動(dòng)之中,來(lái)自世界各地的主機(jī)廠各顯神通,紛紛拿出自家壓箱底的技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)愈發(fā)嚴(yán)苛的排放標(biāo)準(zhǔn)。在這個(gè)過(guò)程中,有像特斯拉這樣專注于純電動(dòng)的,也有像沃爾沃這樣穩(wěn)扎穩(wěn)打選擇混合動(dòng)力的,也有像奧迪這樣花心思研究插電式混合動(dòng)力的。雖然一時(shí)間成果遍地開(kāi)花,但當(dāng)需要落地量產(chǎn)時(shí),制造商們卻發(fā)現(xiàn)事情遠(yuǎn)沒(méi)有那么簡(jiǎn)單。
純電動(dòng)的減排效果最好,但受到目前電池技術(shù)的局限,在實(shí)際使用的體驗(yàn)上與燃油汽車仍有一定差距;混合動(dòng)力倒是個(gè)不錯(cuò)的辦法,可是復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和較為高昂的成本也讓很多車企束手束腳。一邊是逐漸逼近的限排政策,另一邊是早已設(shè)計(jì)完成的燃油汽車。汽車廠商們急需一個(gè)既不用把手頭的汽車推倒重來(lái)、又能有效降低油耗的辦法。于是,48V混合動(dòng)力系統(tǒng)抖了抖身上的灰塵,從箱底的角落中站了出來(lái)。
什么是48V混合動(dòng)力?
現(xiàn)代48V Mild Hybrid發(fā)動(dòng)機(jī)
48V混合動(dòng)力又被稱作Mild Hybrid。雖然沒(méi)有明確的規(guī)范劃分,但在世界汽車行業(yè)中,絕大多數(shù)從業(yè)者習(xí)慣把豐田、福特、通用這類混合動(dòng)力技術(shù)稱為“Strong Hybrid”(也就是我們通常廣義泛指的混合動(dòng)力技術(shù),以下簡(jiǎn)稱廣義混合動(dòng)力),像自動(dòng)啟停這種僅需12V電壓就可以帶動(dòng)的技術(shù)稱為“Micro Hybrid”。所以,夾在中間的48V混合動(dòng)力技術(shù)就自然成為了“Mild Hybrid”。
48V混合動(dòng)力的基本原理與豐田福特等車企的廣義混合動(dòng)力技術(shù)一樣,都是通過(guò)電動(dòng)機(jī)與內(nèi)燃機(jī)并聯(lián)運(yùn)行,以提供額外的驅(qū)動(dòng)力,同時(shí)兼具動(dòng)能回收功能。但不同的是,48V混合動(dòng)力相比廣義混合動(dòng)力技術(shù)占地更小,重量更輕,成本更低,同時(shí)在部署的難度上也更加容易。而相比12V電壓的Micro Hybrid,48V混合動(dòng)力技術(shù)則具有更好的節(jié)油效果和更強(qiáng)的功能性。
48V的誕生歷經(jīng)坎坷最初汽車誕生的時(shí)候還沒(méi)有配備電路系統(tǒng),畢竟那個(gè)時(shí)候的汽車還靠煤油燈照明,也不需要用電。汽車上首次搭載蓄電池是從1918年開(kāi)始的,不過(guò)當(dāng)時(shí)普遍使用的是6V的電路系統(tǒng),蓄電池的容量也要小很多。隨后,伴隨著汽車上的科技配置逐漸發(fā)展,人們不僅擁有了大燈,甚至還開(kāi)始在汽車上配置一些娛樂(lè)休閑功能,比如近些年已經(jīng)被淘汰掉的磁帶機(jī)。這時(shí),一個(gè)6V的電路系統(tǒng)已經(jīng)開(kāi)始無(wú)法支持車輛在電能方面的龐大需求了。所以在20世紀(jì)50年代左右,工程師們將汽車的6V系統(tǒng)變更為了一直延續(xù)到今天的12V系統(tǒng)。
全世界第一輛汽車——1886 Benz Patent-Motorwagen
在12V系統(tǒng)沿用至今的60多年里,早就有汽車工程師提出過(guò)36V系統(tǒng)的構(gòu)想,他們認(rèn)為使用三組12V電池串聯(lián),就能得到36V的電池組。這套系統(tǒng)可以完全取代當(dāng)時(shí)的12V電池,滿足更多用電設(shè)備的需求。但由于電路系統(tǒng)的變更將涉及到車內(nèi)數(shù)百項(xiàng)零部件的更換,對(duì)于汽車廠商和零部件供應(yīng)商來(lái)說(shuō),并沒(méi)有人愿意承受這“突如其來(lái)”的成本提高。況且當(dāng)時(shí)全球還沒(méi)有如此關(guān)注汽車的排放問(wèn)題,所以36V系統(tǒng)的設(shè)計(jì)最終也沒(méi)能實(shí)現(xiàn)。
豐田混合動(dòng)力系統(tǒng)——THS II
直到近幾年,各國(guó)紛紛提出了限制百公里油耗和排放的標(biāo)準(zhǔn),讓很多美系和德系車企措手不及。此時(shí)發(fā)展純電動(dòng)技術(shù)不僅成本降不下來(lái),之前在內(nèi)燃機(jī)方面的技術(shù)成果也都會(huì)蕩然無(wú)存;研發(fā)廣義混合動(dòng)力技術(shù)又有日系車企的“技術(shù)壁壘”阻隔,況且廣義混合動(dòng)力技術(shù)也需要研發(fā)新的平臺(tái)來(lái)支持,遠(yuǎn)水解不了近渴。所以被擱置多年的36V系統(tǒng)經(jīng)過(guò)翻新之后,以48V混合動(dòng)力的全新面貌重出江湖。
優(yōu)勢(shì)明顯,劣勢(shì)也明顯
奧迪48V Mild Hybrid
相對(duì)于12V電系統(tǒng)和廣義的混合動(dòng)力系統(tǒng),48V系統(tǒng)擁有比較明顯的優(yōu)勢(shì):
更加安全:在我們從小學(xué)到的物理學(xué)知識(shí)中,一直都認(rèn)為36V以下才是安全電壓。但在高電壓的電動(dòng)汽車當(dāng)中,這個(gè)安全值并不科學(xué)。一方面人體電阻的阻值存在很大的個(gè)體差異,胖瘦高矮男女老少阻值都不相同。另一方面人類所處的環(huán)境也會(huì)對(duì)人體阻值產(chǎn)生影響,潮濕的夏天人體阻值會(huì)變小,而在干燥的冬天阻值則會(huì)增大。根據(jù)多方面因素綜合考慮,目前國(guó)際上通常認(rèn)為60V以下的直流電壓和25V以下的交流電壓屬于安全電壓。
成本低廉:48V混合動(dòng)力本身標(biāo)稱電壓就在60V以下,即使算上由于SOC較高時(shí)導(dǎo)致的電壓波動(dòng),48V混合動(dòng)力系統(tǒng)的電壓峰值也不會(huì)超過(guò)58V,所以不需要采取額外的電壓防護(hù)措施,相對(duì)與上面所說(shuō)的“Strong Hybrid”來(lái)說(shuō),成本更低。
泛用性強(qiáng):48V系統(tǒng)可兼容更多不同的用電設(shè)備,比如如今車載領(lǐng)域越來(lái)越多的娛樂(lè)化大屏和復(fù)雜的汽車中控系統(tǒng)。同時(shí),48V提供更大容量的蓄電池,可以將傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車上依靠發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)負(fù)載的空調(diào)壓縮機(jī)、冷卻水泵等設(shè)備通過(guò)電池來(lái)負(fù)載,這樣做不僅能有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷,也可以在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉的情況下使用這些大功率設(shè)備。
降低排放:由于BSG技術(shù)和ISG技術(shù)的幫助,48V混合動(dòng)力系統(tǒng)可以進(jìn)一步縮小發(fā)動(dòng)機(jī)的體積,進(jìn)而降低排放。同時(shí),利用電動(dòng)渦輪來(lái)替代機(jī)械渦輪,還能進(jìn)一步提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。48V混合動(dòng)力系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)滑行啟停、動(dòng)能回收、輔助加速等功能,有效避免了燃油的不必要消耗。相比于廣義混合動(dòng)力汽車,48V混合動(dòng)力系統(tǒng)僅需要30%的成本,可以達(dá)到70%左右的效果。從性價(jià)比方面來(lái)說(shuō)相當(dāng)劃算。
奧迪48V Mild Hybrid
同樣的,相比它的優(yōu)勢(shì),他的劣勢(shì)也十分明顯。
48V電壓相比12V電壓更容易產(chǎn)生電弧的問(wèn)題,如果長(zhǎng)期熱插拔可能會(huì)影響電子設(shè)備的壽命。
即便比混合動(dòng)力系統(tǒng)的成本低了不少,但48V混合動(dòng)力系統(tǒng)帶來(lái)的車載設(shè)備全面更新還是會(huì)影響最終車輛的終端售價(jià)。
48V的出路在哪里?如今,越來(lái)越多的車企和供應(yīng)商開(kāi)始重視48V混合動(dòng)力系統(tǒng),像博世、大陸集團(tuán)、AVL等供應(yīng)商也已經(jīng)發(fā)布了各自提供的48V解決方案。但相比廣義混合動(dòng)力技術(shù),48V混合動(dòng)力在很多國(guó)家和地區(qū)還不被視為“混合動(dòng)力技術(shù)”,無(wú)法享受福利性政策和補(bǔ)貼。比如在中國(guó)汽車市場(chǎng)中,由于48V混合動(dòng)力系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)入新能源目錄,自然也沒(méi)辦法享受新能源汽車牌照等優(yōu)惠措施。這也導(dǎo)致這類技術(shù)目前僅在一些中高端豪華車型上進(jìn)行了實(shí)裝來(lái)降低一定的油耗,比如奧迪A8和奔馳S級(jí),而在中低端車型上并不能受到消費(fèi)者的認(rèn)可。
雖然也有很多主機(jī)廠開(kāi)始布局48V混合動(dòng)力的車型,但從圖表上來(lái)看,絕大多數(shù)車企最終量產(chǎn)也都指向了2020年?;蛟S對(duì)于這些廠商來(lái)說(shuō),48V只是一個(gè)暫時(shí)解決排放難題的“小技巧”,最終還是需要依靠廣義混合動(dòng)力和純電動(dòng)來(lái)進(jìn)軍新能源市場(chǎng)。
全新奔馳S級(jí)
目前的汽車行業(yè)中,48V混合動(dòng)力系統(tǒng)的未來(lái)仍然有一些迷茫。一些人認(rèn)為48V混合動(dòng)力系統(tǒng)與其說(shuō)是“混合動(dòng)力”,倒不如說(shuō)只是12V電系統(tǒng)的升級(jí)產(chǎn)品。在將來(lái),48V混合動(dòng)力系統(tǒng)將會(huì)全面代替12V系統(tǒng)的功能,成為車輛的電路標(biāo)配。而另一些人則表示48V混合動(dòng)力系統(tǒng)擁有良好的發(fā)展前景,隨著電池技術(shù)的發(fā)展和動(dòng)力系統(tǒng)的優(yōu)化,未來(lái)的48V混合動(dòng)力系統(tǒng)將會(huì)被廣義混合動(dòng)力系統(tǒng)收編,成為入門(mén)級(jí)車型上配備的低端混合動(dòng)力產(chǎn)品。但如果要談到中國(guó)市場(chǎng),筆者只能對(duì)48V混合動(dòng)力系統(tǒng)的未來(lái)表示擔(dān)憂。畢竟我國(guó)市場(chǎng)的未來(lái)屬于純電動(dòng)汽車或是清潔燃料汽車,連混合動(dòng)力車型都只是時(shí)代變革的過(guò)渡產(chǎn)品,更何況一個(gè)小小的48V呢?