48V汽車混合動力系統技術解密

在油耗嚴峻的政治環境下，48V微混合動力系統作為一種切實可行的節能減排方式，近兩年來受到汽車零部件廠商的高度贊揚。幾大供應商都給出了具體的量產時間表，但隨著量產計劃的實施，48V系統將迎來春潮。那么，48V最適合車企解決油耗問題嗎？那是純電動汽車，是轉型還是挑戰？與改進計劃相關的關鍵技術有哪些？在此基礎上，8848汽車論壇收集整理了相關文獻和本文，供業內人士學習參考！

48V微型混合動力系統，大勢所趨。

另一方面，剃須刀展示了48V電氣系統/高壓混合模塊，以加速電氣化。

舍弗勒集團近日發表聲明稱，將加快動力傳輸系統的電氣化進程，以滿足日益嚴格的排放限制，滿足全球移動交通需求。

Schehler代理首席執行官兼首席技術官Peter Gutzmer在北美車展期間指出，到2020年，20%的汽車將實現電氣化。如果2030年世界汽車產量達到1.203億輛，電動汽車將達到0萬輛，約占9%。

因此，razors提供了一系列解決方案，將混合動力模塊、驅動橋、輪轂驅動和其他產品集成到混合動力汽車或純電動汽車中，包括48伏電氣系統和高壓混合動力模塊。

輸電系統電氣化解決方案

去年，剃須刀開發了一種新的P2(并聯，雙離合)高壓混合模塊，安裝在內燃機和變速器之間，使發動機扭矩達到800牛米。目前，新一代P2混合動力模塊可用于輕型混合動力汽車和插電式混合動力汽車。

shaper P2混合動力模塊以創新的方式分配發動機扭矩。扭矩傳遞的路徑取決于其方向。扭矩通過300牛米的離合器傳遞給曲軸，內燃機的牽引扭矩通過單向離合器傳遞給變速器。該離合器設計緊湊，即使在高扭矩工況下，在空間利用和成本上也有很大優勢。

據報道，新的P2剃須刀混合模塊由一個自動離合器和一個電機組成。分離離合器工作在機電一體化離合器分離系統中，滾珠絲杠傳動可以直接使離合器工作，不需要液壓傳動，因此不需要在混合動力模塊外安裝額外的執行器。

使用單向離合器還有其他優點。加速往往涉及到內燃機、離合器、電機、變速器等復雜的裝置，而剃須刀保證了離合器和發動機的恰當結合。發動機和電機的轉速同步后，單向離合器可以瞬間和發動機機械連接，可以更快的調節。

駕駛員踩下油門踏板，就能真切感受到發動機的動態連接性能，一定程度上提高了舒適性。當電動機作為發電機儲存電能時，單向離合器不再傳遞扭矩，發動機不再與離合器一起工作。

當車輛低速行駛或離合器在1500轉的轉速下輕微打滑時，可以通過優化減震器主動降低振動，既實現了舒適性，又提高了空間效率。

舍弗勒表示，其新一代P2高壓混合動力模塊將于2017年首次在中國量產，功率為80千瓦，可用于插電式混合動力汽車。但是前期沒有單向離合器，使用的電機效率大大提高到96%。

混合動力/純電動汽車的技術創新

驅動橋：舍勒驅動橋為混合動力汽車和純電動汽車提供了完整的解決方案。根據客戶的需求和喜好，剃須刀根據車輛的特點開發了模塊化組件。其中，最簡單的結構方案是設計同軸或平行軸的單速驅動橋。

差速器采用行星齒輪設計(由單級或雙級行星齒輪組組成)，傳動系統非常緊湊。此外，為安裝永磁同步電機(PSM)或異步電機(ASM)提供了許多空間，電機可能配備也可能不配備ele

插電式混合動力汽車，純電動模式下續航里程在20-50 km左右，時速可達120 km/h，如果需要長途行駛，或者需要更高的速度，發動機會參與工作。

中樞驅動：舍弗勒在2007年開始開發中樞驅動技術。這項技術已經應用于福特嘉年華（查成交價|參配|優惠政策），主要用于測試。

舍弗勒表示，對于電動汽車來說，輪轂驅動技術是最好的解決方案。其E輪驅動輪轂驅動系統集成了電機、電氣電子器件、控制器、制動和冷卻系統，完成驅動、減速等操作，保證安全運行。

此外，相比中央驅動方式，輪轂驅動的前后質量分布和空間利用更加合理，在保證車輛性能的同時也提高了機動性。

48伏電氣系統

盡管市場上大多數混合動力汽車的工作電壓都在300伏以上，但razors仍然堅持開發48伏的車載電氣系統，以生產可以低速行駛的電動汽車。

去年，舍弗勒與大陸集團和福特汽車公司合作，展示了汽油技術概念車(GTC)。通過整合微混合動力技術，這款概念車將福克斯（查成交價|參配|優惠政策）(1.0升生態增壓三缸汽油發動機)的油耗和二氧化碳排放量進一步降低了17%。

剃須刀現已開發出一種傳輸輔助裝置(TDA)。本質上，TDA是一個并聯混合動力系統，由傳動系統和48V MGU之間的可選功率流組成。取消傳統帶傳動，接入動力系統，完成能量回收作業，減少二氧化碳排放。

基于奧迪TT（查成交價|參配|優惠政策）開發了剃須刀概念車，并進行了大量實驗，配備了48伏ISG(集成啟動發電)、12千瓦電機、鋰電池等。

當內燃機轉速較低時，通過電機的電子輔助功能，可以保持足夠的扭矩而不產生渦輪遲滯，完成對燈具、收音機、座椅調節等電器部件供電的能量回收。

隨著48V電氣系統的引入，汽車的生產率也將顯著提高。舍弗勒還希望改進底盤技術，優化車輛結構。例如，機電式主動側傾控制系統可用于取代目前使用的液壓控制防側傾桿，以改善油耗并減少碳排放。

第二，大陸集團推出“48V環保駕駛”系統。

為了進一步降低油耗和排放，國際汽車零部件供應商大陸集團(Continental Group)致力于填補經濟實惠的12V發動機關閉系統和昂貴的高壓混合動力(110V)解決方案之間的差距。對此，大陸集團研發并推出了“48V環保駕駛”系統。這種新的混合動力技術可以很容易地與傳統驅動系統集成到汽車架構中，同時可以提供迄今為止只有高壓混合動力系統才能實現的功能，例如在行駛過程中關閉發動機(“[航行]”、“[滑行]”)，非常快速平穩地啟動發動機，并實現高效的制動能量回收。大陸集團的新技術將于2016年投入量產，其客戶是許多歐洲汽車制造商。

德國VOX電視臺在11月16日下午5點的“auto mobil”節目中展示了該系統的節油潛力。VOX的節目組在真實條件下(主要在城市環境中)測試了Continental的演示車。這是一款標準的緊湊型汽車，1.2升汽油發動機，配備“48伏環保駕駛”系統。測試結果表明，與配備12伏啟停系統的標準車相比，示范車的節油率可達21%。

緊湊型車和中型車的預期需求非常高。

大陸動力總成部門業務發展和戰略主管Christopher Breitsameter表示，“汽車制造商需要一種低價的‘清潔動力’解決方案，即降低每克二氧化碳排放量的成本在兩位數的范圍內，而我們的48V環保駕駛’系統正好可以滿足這種需求。”

Breitsameter補充說：“我們認為對這一系統的最大需求將來自巨大的緊湊型車和中型車市場，歐洲在引入48V技術方面也將走在前列。”據行業估計，到2025年，全球約20%的新車將擁有電氣化驅動系統，其中約一半將配備48伏hy

內燃機近三分之一時間將處于關閉狀態

在大陸集團的"環保駕乘"系統中，48伏車載電源（用于補充12伏電源)由三個部件組成：帶有集成逆變器的電動機（以取代發電機)、48伏鋰電池和用于在兩個車載電源之間交換能量的電壓變換器（直流/直流變換器)。"48伏環保駕乘"系統的能量回收效率顯著高于12伏系統。回收的能量存儲在強勁的鋰電池中，所以有更多動力可供節油模式使用，其中包括將啟停功能上升為駕駛模式，這意味著內燃機在近三分之一時間將處于關閉狀態。48伏電源為12伏車載電源提供支持，并確保所有電動功能的正常工作。相比之下，傳統12伏啟停系統常常需要重啟發動機來操作能量密集型部件（如空調單元)或者在汽車靜止時不關閉發動機。

"滑行"、"航行"、"電動助力"和發動機重啟期間的極高舒適度

"48伏環保駕乘"系統可在駕駛員的腳離開油門時立即關閉內燃機。這會使動力總成系統與發動機"脫離",讓汽車靠慣性行駛。在普通出行期間，系統在20-25%的時間內處于"滑行"狀態，僅此一項即可節省多達8%燃油。另外，"環保駕乘"系統還有兩項可讓皮帶式起動發電機充當發動機的功能。在"航行"模式（如同在"滑行"模式下一樣，內燃機亦處于關閉狀態)下，電動機使汽車速度在短時間內保持恒定。借助"電動助力"[電子助推]功能，電動機還可在加速時為發動機提供支持。

三、奧迪推出全新48伏混動系統配備A6 TDI等車型

事實上，早在2014年，奧迪通過兩款概念車展示了全新的48伏電氣（混動)系統。未來該系統將用于更多奧迪新車，從提升車輛的動力輸出和燃油效率，推動汽車新技術融合應用。

和部分零部件巨頭類似，奧迪用48伏電氣系統取代了原先微混系統中的12伏電氣系統，最新搭載48伏電氣系統的車輛為奧迪A6 TDI概念車和RS 5 TDI概念車。這兩者是奧迪公司專門的技術示范車，均配備了電力驅動的增壓機。

奧迪A6 TDI和RS 5 TDI的電力增壓機運轉可以不受發動機載荷的影響，能夠從根本上改善車輛的加速性能。此外，新48伏電氣系統還可以用于車輛的底盤控制系統，尤其適合為車輛舒適性功能進行供電。雖然奧迪目前尚未公布搭載該48伏電氣系統的量產車型信息，但預計很快將揭曉。

奧迪高管表示，目前的汽車電氣技術已經發展到了12伏電氣系統的應用極限。由電動機產生的能量輸出需要應對各種不同工況的靜態負載，尤其是在低溫情況下，電動機的能量需求可以達到3千瓦。高性能電力增壓機產生了全新不同工況動態負載，而目前的12伏電氣系統所采用的電池電力將不再能夠滿足需求。

為解決以上問題，方案之一在于增配48伏電氣系統。更高的電壓驅動就意味著系統中導線截面積可以更小，從而輕化電纜線束并進一步降低功率消耗。

此次推出的48伏電氣系統采用了全新的電池儲能技術，與傳統的12伏鉛酸電池電氣系統相比，能量容量更高。

在目前48伏電氣系統研發程度最為成熟的技術設計方案中，車輛將采用一套緊湊型鋰離子電池作為無發動機機械增壓情況下電動增壓的能量來源。此外，車輛還將為12伏電氣系統配備一個直流/直流(DC/DC)的變壓器進行高低壓轉換。

鋰離子電池將與一臺交流電動機協同工作，其全新效率經過優化設計，可作為輕度混合動力系統，可以根據需要實現對發動機啟動、控制以及熄火的多種控制方式。

為什么有些女性朋友聽到試管嬰兒手術會表現出恐懼？就是因為取卵手術不僅會給身體帶來傷害，而且在這個過程中還會造成極大的痛苦，自然會讓女性朋友感到非常不安。但是，想要實現生育夢想，還是要經歷這個過程。武漢（查成交價|參配|優惠政策）同濟醫院那么多試管嬰兒專家，能不能讓痛苦少一點？其實朋友不用太擔心。取卵就是取出很多優質的卵。如果你想感覺不到疼痛，可以通過麻醉來解決問題。

2.確保有足夠的雞蛋。

雖然國內有很多醫院可以做試管嬰兒手術，但是有些醫院技術不是很好，仍然使用相對落后的技術，會給患者朋友造成更多的困擾。所以朋友們經過慎重考慮，會盡量選擇武漢同濟醫院做手術，因為同濟醫院掌握了先進的技術，武漢同濟醫院也有很多試管嬰兒專家。目前國內水平很高。

1.國內技術水平比較高。

捷豹路虎唐華銀48V混合動力增壓電動車

這張圖是今年奧迪SQ7（查成交價|參配|優惠政策）上安裝的48V系統。48V的bsg可以提供更多的能量回收。雖然還是以提高扭矩響應速度為目的，但已經具備了改善油耗的功能。在常見的48V混合動力系統中，電池一般不超過半千瓦時，從0.1-0.2度到0.4-0.5度不等，視能量管理的需求而定。

捷豹路虎唐華銀48V混合動力增壓電動車

這張圖是奧迪系統中具體的增壓器架構。進氣方面，低負荷時只使用一個增壓器，流量充足時并聯使用兩個渦輪增壓器。熱氣經過中冷器到達圖片右下角的電子增壓器，進入進氣歧管。當流量比較大的時候，電動助力會被旁通，這就需要額外的電子系統來控制電動助力的旁通。因此，對于主機廠來說，不僅要考慮電動助力器單個零件的成本，還要考慮旁通管路、旁通閥和控制系統的成本。

捷豹路虎唐華銀48V混合動力增壓電動車

這張圖片展示了電動增壓器的結構。有很多變種。比如電動增壓器可以布置在渦輪增壓器的上游或者下游，中冷器可以布置在兩級中間或者進氣歧管的前面。將中間冷卻器布置在兩個位置也是可行的。電動助力器的位置和中冷器的布置會影響電動助力器后氣體的體積流量，從而影響電動助力器尺寸的選擇。但如果中冷器布置復雜，會給整體發動機艙和系統布置帶來很大挑戰，尤其是整車前端的冷卻系統，會出現個別工況下整車冷卻程度不夠的情況。在實際的早期開發中，可以通過系統工程來克服上述情況。

捷豹路虎唐華銀48V混合動力增壓電動車

這張圖是單個增壓產品。有兩種電機，永磁電機和開關磁阻電機。法雷奧量產奧迪上的開關磁阻，成本低，但在操控、NVH、效率上會有一些困難。畢竟是低壓系統，比p2上更容易克服。

法雷奧的開關磁阻電動助力系統最早是由距離英國福特技術中心不遠的cpt設計研發的。他們賣給法雷奧的是3.5t以下乘用車應用市場的電動助力技術，彩管本身也在做其他應用的開關磁阻電機，包括涉及啟停甚至p4的混合動力布局中使用的電機。

除了法雷奧和彩管，其他主流渦輪增壓器廠商也已經在這個市場布局，很快就會有量產產品，比如霍尼韋爾、三菱、博格華納、皮爾博格、博世馬勒等等。

電動增壓的工作環境復雜。如果它在渦輪增壓器的下游，它可能會與180度加壓的高溫氣體接觸。一般來說，小功率電動增壓系統采用風冷，大功率電動增壓系統采用水冷。電動助力器零件內部也將有溫度測量和模擬。當電動助力器控制器認為內部溫度超標時，會切斷電動助力器的使用。

對于壓輥，一般采用低速離心式，也有一些普通的高轉換式，達到15萬轉以上。比如法雷奧用的是低速壓輥，最高轉速一般在60000-70000之間，增壓比較大，但流量較小。

從動力總成系統來看，與bsg48V系統的配合可以帶來額外2%~3%的油耗提升潛力，對于某一款車型或者發動機會有很大的改變，前提是整個系統工程做得非常好，達到這個水平。

電動助力主要用于瞬時工況。如果發動機其他方面不做調整，發動機穩態油耗保持不變，變速箱的匹配也不會受到穩態下電助力的影響。主要的改進來源于扭矩re

另一方面，小型化發動機的渦輪增壓響應不同于自然吸氣。在渦輪增壓的輔助下，使用更大的渦輪可以提高發動機的功率，可以使發動機的小型化更加有效。以前小型化是通過提高發動機在各種轉速下的最大扭矩來實現的，相當于增加了發動機的負荷。一般來說，發動機的最大負荷是通過使用電動增壓來維持的。通過使用更大的渦輪，相當于將原來小型化發動機的扭矩平臺向右延伸。此舉涉及到整個動力總成的匹配，每一個零件都會受到影響。通過電動增壓可以實現進一步的小型化，發動機的效率不會犧牲太多，壓縮比基本可以保持不變。但是使用電助力并不代表任何發動機都可以匹配，需要整個系統的優化，更適合新的動力總成系統。

從汽油機的角度來看，采用的是電動增壓系統。換擋策略優化后，發動機轉速降低，負荷增加。需要重新校準進排氣系統和氣門開啟時間。因為掃氣會收到進排氣氣壓差的變化，所以會對油耗和排放產生影響。從發動機的角度看整體的能量管理，假設通過動能回收獲得的能量是固定的。如果沒有電動助力，這部分能量將用于bsg的扭矩支持。

其實從系統層面理解電升壓的能量管理，有功率放大的作用。電動增壓獲得的動力不會直接作用于傳動系統，也就是車輪，而是為發動機提供更多的進氣，讓發動機燃燒更多的機油。發動機最終能輸出的額外功率會比電動增壓本身消耗的能量還多，可以達到3~5倍。

例如，一般bsg的最大扭矩輸出約為50 Nm。假設傳動比為2.5，曲軸上的最大扭矩助力約為100 Nm。如果采用電動增壓，發動機最終會在曲軸上輸出比這個量更多的額外扭矩，可以改變順勢反應的曲線特性，可以給車輛加速時變速箱換擋策略的匹配帶來很大的靈活性。允許使用較高的檔位，以降低發動機在瞬時加速過程中各個時間節點的油耗。

目前供應商正在推的48V bsg有扭矩支撐的功能。如果成本允許，增加一個電動增壓器，利用電能提供瞬時扭矩輔助的功能，會比bsg更有效率。而電動助力的成本與油耗改善的比例，剛剛達到歐洲主機廠設定的標準。

從宏觀的角度來看，這款產品實際上是提高了響應速度，我們可以用一部分響應速度的提高轉化為油耗的提高和排放的降低。電動增壓發展趨勢后，主要供應商向穩態轉變，因此對電動增壓的散熱和整體設計有了更高的要求。

捷豹路虎唐華銀48V混合動力增壓電動車

從電動助力控制的角度來看，一般是投入發動機扭矩管理，通過發動機和車輛的扭矩需求計算出電動助力對應的轉速需求，最終傳遞給控制器。

捷豹路虎唐華銀48V混合動力增壓電動車

最后，這張來自ICDP的圖片顯示了有無電動助力的車輛在加速時選擇檔位的情況。使用電助力后，可以允許更高的擋位達到同樣的加速，相當于降低發動機轉速。