隨著第四階段能耗標準實施的日益臨近,有效的降低油耗和排放成為各大汽車廠商的首要任務,而重混車型、純電動車型在研發(fā)成本和市場方面的壓力又讓汽車廠商們在產(chǎn)品盈利方面望洋興嘆。在法規(guī)和市場的雙重壓力下,各大廠商迫切需要找到技術(shù)突破口。
在電控技術(shù)快速發(fā)展的當下,以博世、德爾福、法雷奧、大陸為代表,且與汽車廠商們有著密切合作的供應商們給出了他們對現(xiàn)階段有效改善能耗方面的解決方案—48V輕混動。48V雖然不是近幾年才有的概念,但是作為輕混動的技術(shù)是近幾年才被深度挖掘出來。目前奧迪、奔馳、大眾等德系品牌都是這項技術(shù)的擁躉,即將上市的新奔馳S級和新高爾夫GTI將會應用48V輕混系統(tǒng),奧迪則已經(jīng)將48V電氣系統(tǒng)量產(chǎn)在了SQ7和A8上。
什么是48V的核心技術(shù)?
目前48V輕混動系統(tǒng)的核心部件主要為48V的啟動電機、用于儲存回收能量的鋰離子電池組、用于48V與12V電壓之間轉(zhuǎn)化的電壓控制器(DC/DC)。48V的核心技術(shù)在于:相比傳統(tǒng)12V,由于電池電壓輸出的升高,降低了線路損耗,同時電壓的升高也可以有效改善起停電機、空調(diào)壓縮機、冷卻水泵等系統(tǒng)的工作時間,讓發(fā)動機在停車狀態(tài)最大限度不參與工作;其次是48V的電壓更能滿足鋰電池快速實現(xiàn)能量回收的要求,而回收的能量可用于輔助驅(qū)動等,降低發(fā)動機負載,從而實現(xiàn)了降油耗和排放的作用。
48V輕混動在降能耗方面的效果顯著,從幾大供應商巨頭給出的數(shù)據(jù)來看,即將陸續(xù)量產(chǎn)的第二代48V輕混動系統(tǒng)可以降低15~20%的能耗和排放,這讓目前行業(yè)內(nèi)甚至形成一種認知:未來五年,得48V輕混動者得天下。但是既然輕混動的核心源于升壓,那么48V就一定是目前輕混動的最優(yōu)解決方案嗎?答案顯然是否定的,通用在凱迪拉克XT5上就給出了它們在輕混動方面的解決方案—90V輕混動。
通用的90V輕混動相比于48V有哪些優(yōu)勢?
通用的90V輕混動實際上來說, 與主流的48V的輕混動電器架構(gòu)是相似的,主流的48V采用的電器架構(gòu)是輕混動系統(tǒng)采用獨立的48V電壓,常規(guī)電器元件采用的12V電壓策略,而通用的90V采用也是常規(guī)電器元件采用的12V電壓, 輕混動系統(tǒng)采用獨立的90V電壓策略,電壓的轉(zhuǎn)換通過集成的BPIM(交直流轉(zhuǎn)換器)來實現(xiàn)。兩者差別主要是在于輕混動系統(tǒng)所采用的電壓、電控以及對驅(qū)動的輔助介入程度不同。但就是這些差別,讓通用這套90V輕混動展現(xiàn)了在動力加速性、平順性以及油耗方面的優(yōu)勢,我們可以拿目前搭載于XT5的輕混動系統(tǒng)來解讀。
首先是在降低能耗方面。XT5的輕混動系統(tǒng)將電壓提升到90V之后,電能在整個輕混動系統(tǒng)的線路傳輸中的損耗會更小,減少了能量的損失。而且在升壓后可以讓能量回收系統(tǒng)更快的給鋰電池充電,相比奧迪A8等車型的48V能量回收,XT5輕混動系統(tǒng)的能量回收系統(tǒng)可以更多的回收制動以及減速時產(chǎn)生的能量,而回收的能量則可以用于驅(qū)動的輔助(降低發(fā)動機負載,提高發(fā)動機效率)、優(yōu)化起停時間,以及為空調(diào)壓縮機、電子水泵、真空泵、啟動電機提供電量,盡可能的讓發(fā)動機降低發(fā)動機負載,從而實現(xiàn)了降低整車油耗的目的。
其次是在對駕駛平順性以及動力性能的改善。XT5的輕混動系統(tǒng)中包含了一個叫MGU的集成了發(fā)動機和電動機功能的電機(與BSG類似),與發(fā)動機之間采用皮帶連接,可單獨用于驅(qū)動車輛,也可以由發(fā)動機帶動和能量回收系統(tǒng)驅(qū)動時給鋰電池組充電。所以這組電機就可以深度的介入到驅(qū)動中去,在停車啟停系統(tǒng)工作階段,車輛啟動短時間內(nèi)是由電動機作為主驅(qū)動,可以讓啟停響應更快,同時變速箱的液力變矩器也可以驅(qū)動緩沖左右,這樣的設計比目前部分48V采用的ISG(集成起停)電機直接驅(qū)動輸入軸的啟動震動更小,啟動也會更平順。而且在高速駕駛減速瞬間收油門時,電機還能參與平順扭矩,讓減速過程變的更平順。在加速過程中電機還可以參與輔助驅(qū)動,提供額外的49N·m的扭矩,很好的提升了整車的動力加速性能。
最后,深度的參與驅(qū)動輔助以及集成化的電器元件讓XT5的輕混動系統(tǒng)更具新能源車的屬性。我們都知道重混HEV車型的核心本質(zhì)是讓發(fā)動機規(guī)避高負載運轉(zhuǎn)區(qū)間,盡可能的維持在高效率區(qū)間運轉(zhuǎn),同時充分進行減速的能量回收, 而XT5的90V輕混動系統(tǒng)在車輛起步、加速過程中都參與了驅(qū)動來降低發(fā)動機負載,在勻速行駛時能被充電,在減速階段能進行能量回收,這與重混HEV車型的工作模式很接近,屬于典型的新能源車屬性。同時通用為了解決升壓后的電壓(超過60V的安全電壓設備就要需要電壓保護措施)保護和模塊化設計,對控制元件進行了集成化設計,比如交直流轉(zhuǎn)換器、電機等,電器架構(gòu)和高壓線束排布都繼承了凱迪拉克CT6 plug-in 的優(yōu)點。
而目前一些量產(chǎn)車型的48V混動系統(tǒng)僅僅只能是讓回收的能量用于為電子電器元件供電,比如奧迪SQ7只是為電動防傾桿、電子助力轉(zhuǎn)向供電等,而且因為儲備能量不夠,對駕駛輔助的介入不深,新能源屬性不明顯,對能耗和排放的改善效果不佳。也因此48V系統(tǒng)供應商們都在針對這個痛點在第二代系統(tǒng)上進行優(yōu)化。
全新上市的凱迪拉克XT5輕混動車型,正是因為搭載了智能輕混動系統(tǒng)以及9AT變速箱的加持,讓它的百公里油耗將至7.9L,平順性也得到了極大提升。目前90V輕混動已經(jīng)成為了凱迪拉克在普及新能源車之前的一種高效解決方案。面對瞬息萬變的中級豪華SUV市場戰(zhàn)局和嚴苛的排放標準, 凱迪拉克在XT5僅上市一年多之際就推出了輕混動車型, 這也某種意義上體現(xiàn)了凱迪拉克對市場環(huán)境變化的迅速響應和通用在新能源領域的深厚技術(shù)儲備。
來源:第一電動網(wǎng)
作者:飛靈汽車
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