SYSTEM汽车技术的又一次革命

韦东

自2016年1月1日起，我国实施第四阶段平均燃料消耗量标准，规定到2020年，乘用车平均燃料消耗量降至5L/100km，对应的CO2排放量约为120g/km。目前全球汽车行业已经达成共识，在发动机和传动系统技术集成领域，技术提升已经达到极限，不进一步电气化就达不到标准。早在2004年，法雷奥就在全球首创了自动启/停系统，奠定了法雷奥在48V混合动力系统领域的领先地位，也为中国第四阶段平均油耗标准铺平了道路。

粮农组织48V电力系统

为了帮助汽车制造商降低产品能耗和二氧化碳排放，法雷奥提供了丰富的技术解决方案，包括启动/停止和电子增压器技术，以及纯电动汽车的动力系统技术解决方案。粮农组织开发了各种48V混合动力系统，使其适用于所有车型，特别是入门级汽车和中档汽车。在2016年4月的车展上，法雷奥展示了e4Boost 48V动力系统。现在，该系统已经登陆中国，并于2017年量产。

e4Boost系统由48V iBSG发电机、48V电子增压器、增强型制动能量回收系统、DC/DC(直流/直流转换器)和48V电池组成。其核心优势包括:e4Boost 48V动力总成系统可以提高发动机效率，降低车辆油耗和CO2排放。该系统可以帮助车辆提高高达25%的燃油经济性和20%的加速性能。E4Boost动力总成系统适用于所有类型的车辆，包括汽油机和柴油机，尤其适用于城市轿车和紧凑型轿车。Leo e4Boost 48V动力总成系统非常适合中国汽车市场，能够有效帮助汽车厂商实现“到2020年新车平均百公里油耗降至5L”的既定产业目标。

核心部件之一是48V iBSG起动/发电一体机。iBSG是适用于48V系统的皮带传动式起动/发电一体机。iBSG安装于发动机前端，与传统发电机体积相当。由于其同时具备了传统发电机和起动机的功能，且非常便于集成安装，因此，这种集成电控的电机将进一步推動传统能源发动机的小型化和轻量化。核心部件之一是48V iBSG启动器/发电机。IBSG是48V系统的皮带传动一体化起动机/发电机。IBSG安装在发动机的前端，其体积相当于传统发电机的体积。由于它同时具有传统发电机和起动机的功能，并且非常便于集成安装，因此集成电控电机将进一步促进传统能源发动机的小型化和轻量化。

IBSG将帮助大部分量产车型实现高端车型的混动系统功能，主要包括:支持汽车启动/停止和出租车启动/停止(包括高速滑行)；为车辆提供制动能量回收和辅助扭矩；优化汽车变速器的换挡策略，为车辆提供更好的性能和燃油经济性；IBSG可为车辆提供高达12kW的辅助动力，在车辆起步时输出高扭矩，在车辆需要低速加速时为小型发动机提供补充动力；在不影响驾驶舒适性的前提下，提高车辆燃油经济性，降低油耗15%左右。

第二个核心部件是48V电子增压器。为了保证发动机输出功率恒定，发动机小型化技术通常采用废气驱动涡轮增压器，但会导致“涡轮迟滞”现象。Leo 48V电子增压器一举克服了“涡轮迟滞”现象。与废气驱动的涡轮增压器不同，采用磁阻开关技术的电子增压器，由电机驱动，可以实现近乎完美的即时响应(250ms以内)。作为涡轮增压系统的补充，电子增压器可将驾驶舒适性和加速性提高27%。如果进一步与法雷奥的能量回收系统结合，法雷奥电子增压器可以提供低成本的混合动力解决方案，节省15%至20%的油耗。

法雷奥e4Sport系统作为e4Boost升级版也在2016年的巴黎车展全球首度亮相。该系统在e4Boost的基础上，又集成了“后轴驱动电机”，最大程度地回收了车辆制动能量并将其储存在48V电池中，使其能够为车辆再利用。回收的能量主要用于：通过起动机，增加发动机的扭矩输出；通过电子增压器，在车辆加速阶段，发动机动力输出最大化；在纯电模式下行驶，以及当车辆抓地力不足时，通过48V eRAD系统和车辆后轴的连接，提升车辆性能，有效地将车辆转为四驱模式。法雷奥致力于将诸多开创性技术优化集成，为汽车制造商们达成“至2020年，新车平均油耗降至每百公里5L”的产业既定目标。Leo e4Sport系统作为e4Boost的升级版，也在2016年巴黎车展上首次全球亮相。该系统在e4Boost的基础上，还集成了“后轮轴驱动电机”，最大限度地回收车辆的制动能量，储存在48V电池中，供车辆重复使用。回收的能量主要用于:通过起动机增加发动机的扭矩输出；通过电子增压器，在车辆加速阶段发动机动力输出最大化；在纯电动模式下行驶，当车辆抓地力不足时，48V eRAD系统与车辆的后轮轴连接，提高车辆的性能，有效地将车辆变为四驱模式。Leo致力于优化整合多项开创性技术，为汽车制造商实现“到2020年新车平均百公里油耗降至5L”的既定产业目标。

舍弗勒解读48V汽车动力系统

为了克服传统高压混合动力系统峰值功率短的缺点，舍弗勒开发了48V车载动力系统。目前是引入48V系统的好机会，价格适中。在这个电压水平下，驱动电机可以多产生15kW的功率输出。还有一点就是48V系统的安全要求相对较低，48V车载系统的元器件不需要单独的触点保护。如果使用125Wh左右的小型锂离子电池，可以实现纯电的低速短途行驶，比如停车或者走走停停的交通。

舍弗勒正在开发两种48V混合动力驱动方案。在过去的混合动力汽车中，将电机集成到自动变速器中，取代液力变矩器，已经被证明是一个很好的解决方案，因为它不需要额外的设计空间空。现在用48V系统也能达到同样的效果。另一种方案是采用48V桥，可以让传统的动力总成完全不变。除了发动机控制系统，48V系统可以通过多种形式集成到动力总成中，可以匹配前驱、后驱、电子四驱。

48V电桥性价比高，电击防护等级低。比如集成12kW的48V桥，可以降低整车15%的油耗。舍弗勒开发了一个48V桥系统，该系统由一个电机，一个两级行星齿轮组和一个机电换档执行器组成。由于高度集成的设计，48V桥可以集成到不同的车辆架构中:前置前驱、前置后驱和四驱。为了实现低速下的纯电驱动，该桥采用了19.6∶1的超大速比，而为了保证更高速度下(如80km/h)的混合动力功能，则选择了4.4∶1的二档速比。

大陆集团针对中国市场推出48V微混。

2016年8月，大陆集团在中国展出了专为中国市场设计的48V微混合动力演示车。大陆集团基于中国知名品牌MPV多功能车打造的国内首款48V微混合动力示范车，安装了大陆集团48V环保驾驶系统。目前示范车处于第一阶段，在新欧洲行驶循环测试中平均能耗最高可达13%。

这项新的混合动力技术由三部分组成:一个集成逆变器的电机(而不是12V发电机)，一个48V锂离子电池和一个转换器(DC/DC转换器)，用于两个车载电源系统之间的能量交换。这套系统可以很容易地集成到搭载常规驱动系统的车辆上，同时可以使后者具备目前只有在高压混合动力系统中才能看到的强大功能，比如在滑行过程中关闭发动机，实现超快速舒适的发动机启动和高效的制动能量回收。这项来自mainland China的新技术于2016年底首先由欧洲汽车制造商量产，随后是中国和北美自由贸易区的汽车制造商。

大陆集团计划到2020年时推出全新48V系统，预计可将油耗再降低7%。面向2020年以后的其它48V配置的解决方案是进一步增强高效优势，同时减小装机空间、减轻重量 ，同时又不会增加成本。当48V汽车与大陆集团的电子地平线系统连接后，依托联网能量管理系统（cEM），能耗可再降3%～4%，车辆行驶能效也同时得以进一步提升。车辆可接收高分辨率路况信息，并据此调整行驶方案。大陆集团计划在2020年前推出新的48V系统，预计将再减少7%的油耗。2020年以后其他48V配置的解决方案是进一步增强高效率的优势，同时减少安装时间空和重量，不增加成本。48V汽车接入大陆集团的电子地平线系统后，借助cEM可以降低3% ~ 4%的能耗，进一步提高汽车的行驶能效。车辆可以接收高分辨率的路况信息，并相应地调整驾驶计划。

高效内燃机和电气化技术驱动未来智能交通

2016年博世技术体验日，博世还展示了48V电池低压混合动力系统。48V系统包括功率回收电机、DC/DC转换器和48V电池，其中48V电池是核心部件。当车辆制动时，48V蓄电池可以储存回收的制动能量，然后直接提供给车辆驱动装置，供给车辆电气系统。当车辆减速时，助力回收电机回收能量并储存在蓄电池中。该能量可用于提供动力辅助和稳定车辆电网。Bosch 48V电池具有设计紧凑、布局灵活、静音运行、无需额外冷却装置、易于车载系统集成等特点。同时，电池性能可靠，使用寿命长。

奔驰方面，已经计划全面推出48V车载动力系统。梅赛德斯-奔驰推出新一代不知疲倦的电动机/发电机。皮带传动的新一代电动机/发电机RSG(皮带传动起动发电机)就像传统内燃机的发电机一样。行驶过程中，会辅助启动内燃机，加速，回收能量。它采用传统的发电机安装位置，不会影响电力系统的原设计。对于48V电源系统，在RSG现有平台上实现对接非常容易。

ISG(集成起动发电机)是一个安装在发动机和变速器之间的大功率电动机。集成的起动机/发电机取代了传统内燃机的发电机和起动机，它将帮助内燃机实现更高的效率和能量利用率，例如在加速和高效能量回收期间。尤其是使用48V电池后，会带来更好的燃油效率。

48V车载电源可以提供4倍于原12V电池的功率，但不需要高压混合动力供电系统的额外安全保护结构。此外，这套48V低压电池系统将能够储存足够的电能来驱动电机，这是一个此前由高压混合动力技术垄断的专属领域。由于48V电池具有混合动力的功能特性:能量回收、动力辅助、电机驱动车辆模式，首次实现了无高压部件的强混合动力功能。此外，由于这种起动机具有非常好的耐久性，在行驶过程中可以使车辆更加频繁地关闭和启动发动机，比如在车辆逐渐减速停车时，或者在车辆滑行时，在不需要额外动力的任何时候，以及在车辆高速行驶时，只要驾驶员抬起油门踏板，就会实现发动机停止工作的节油模式。

更多的车辆用电系统将受益于集成的车载48V供电系统，如自动空控制系统、电加热组件或电风扇。在做完全相同的功的情况下，电流只有传统元件的1/4。这意味着传输电能的线束可以做得更细或更薄，从而导致更轻的设计——这也将直接带来节能减排的好处。

除了降低油耗和二氧化碳排放，48V车载电源还带来了更好的舒适性。这是因为48V车载电源带来的好处是无论发动机高速运转还是怠速运转都非常平稳。这样更有利于控制发动机启动时的NVH特性，让你几乎感觉不到发动机启动，发动机再次运转让你感觉发动机从未停止过。48V车载供电系统也为娱乐信息系统和驾驶辅助系统的进一步扩展铺平了道路。