為何採用了發動機啟停技術的廠商大多開始發展 48V 系統?汽車採用的動力蓄電池有怎樣的特點?

2011年6月: 五家德國汽車製造商宣布他們會將48V系統應用於自身品牌的汽車中去,包括奧迪、寶馬、戴姆勒、保時捷和大眾。

2011年10月: 五家德國汽車製造商發布和採用了48V規範,稱為LV148。

2012年2月: 寶馬總裁Frickenstein宣布2015年新寶馬7系將採用48V系統。

2012年8月: 比亞迪宣布將採用48V電池技術,並於今年4月份樣車亮相上海車展,並將會和微混一起成為新車標配。

某TOP4的大型汽車集團也從2012年開始將48V作為重點規劃方向。

請問,

1、內部電源採用48V架構究竟有怎樣的優勢?與現有的14V電源匯流排和前些年提出的42V相比,特點在哪裡?

2、在電池的選用上,有哪些新趨勢(我只知道博世的分離式起動機/發電機啟停系統用的是AGM,不過這個應該不算新…)謝謝!

附錄:一些42V的資料

1 42V汽車電氣系統優點

1.1 電壓安全、易得

根據歐洲的安全法規定人體的安全電壓在50V以內,任何超過60V電壓的系統,在導線和連接處都要有特殊的絕緣措施,這將增加系統的重量和成本。因此,選擇42V電壓,就是希望在滿足電能需要的同時,能像傳統的12V系統一樣,即使觸碰到電極或金屬車體時也不會對人體安全造成威脅。

42V電壓值是目前汽車發電機輸出電壓14V的3倍,其採用的36V蓄電池有利於使用3節傳統的12V鉛酸蓄電池串聯改裝組成。

1.2 顯著降低汽車線束成本

現代汽車擁有長達2km的導線、2000多個線頭和350多個集線器,42V電源系統可大幅度降低這些線束的重量及成本。

從理論上講,傳輸同樣的功率,42V系統的電流只有14V系統的三分之一,這樣就降低了電機及電力元件的電流負荷,也使導線及功率元件的傳輸損耗降低為原來的近九分之一,並可以減小導線截面積以降低重量。

1.3 使大量高新技術被廣泛應用

有了42V電源系統,許多以前看似不切實際或不可能的技術也都變得可行了。在42V電氣系統中,線控技術、行駛平順性控制裝置、電子加熱式催化器和電磁閥系統、主動懸掛和電動四輪輔助驅動裝置都能更有效地使用,為車輛的結構改進提供了更大的可能性(表1)。

使用42V電源系統,發動機的一些長期運轉的附件如轉向助力泵、水泵、冷卻風扇、空調壓縮機和氣泵等呵直接由新的電源系統驅動,從而減少空轉消耗,提高能源利用效率。對於電動制動系統,由電源直接驅動,可省去液壓或氣壓系統,帶來更好的駕駛舒適性和更好的燃油經濟性。

1.4 可大幅度提高發電機效率

目前汽車使用的硅整流發電機效率在60c/~以下。硅整流發電機輸出電流大,電樞繞組的電流密度達10A/ram,很多能量被勵磁繞組、電樞繞組和整流元件消耗掉了。

42V電源系統可在整個發動機轉速範圍內提供較高的電流輸出,電機效率可達到80%以上,目。功率達到8kw以上酉門子VDO產品輸出10~15kW,效率可達85%。

1.5 有利於發展混和動力車

採用42V電源後,若沒訃啟動發電集成裝置(ISA),則可實現以下功能:

①在汽車起步時,增強了啟動加速性能,在很短時間內(通常為0.1~0.2s)將內燃機加速到超過怠速轉速,然後內燃機開始點火,實現發動機無怠速工況;

②汽車較長時間處於停車狀態,如遇紅燈時,控制系統會自動切斷內燃機供油,內燃機停止運行;

③汽車正常行駛時,ISA為發電機工況,向電池充電;

④汽車加速或爬坡時,ISA工作在電動機工況,為發動機提供輔助推進動力,使發動機工作在高效區,提高了效率,降低了燃油消耗


題主,現有的是12V,不是14V...

拋磚:

1. 就啟停技術來說,48V系統可以提供更大的功率,啟停電機有更大的扭矩去帶動發動機,提高啟動速度,帶來更好的體驗。

2. 蓄電池電壓提高到48V,所有的用電器,感測器(需要供電的),理論上都必須是48V標準的。聽起來沒什麼,但是這裡面會有很多的技術問題需要解決,比如EMC(電磁兼容性)就是讓大家頭疼到不行的。

3. 蓄電池技術不是太了解,等高手回答吧。

PS:早年間(大約有10多年吧),就有幾個廠家提出要把汽車電子系統的電壓標準由12V提高到48V。理由多種多樣,比如更大的功率,更容易配備弱混系統等等。但是後來一直沒有產業化,每過一段時間就有廠商宣稱要推出48V系統,至少我自己都快聽麻木了。


對48V的系統沒有過多的接觸,不過以前工作的時候負責過啟停系統的蓄電池系統。簡要的介紹下當前啟停系統常用的蓄電池。

因為使用啟停系統的汽車會經常起動發動機,所以如果使用汽車上常用的富液式免維護蓄電池(電池內部有可流動的硫酸液體,輕輕搖動蓄電池可以感覺到內部有液體在流動)在同樣的體積下很難滿足啟停系統的使用要求(電池容量不夠)。所以就需要有能夠深度放電的蓄電池。即AGM蓄電池。

富液蓄電池與AGM蓄電池的放電能力如下圖所示:

AGM蓄電池的AGM即特殊的玻璃纖維,可以將硫酸儲納在玻璃纖維隔板內,這樣就不會有可以到處流動的硫酸了。AGM如下圖所示:

實際上,目前大部分的啟停系統都使用的是平板式的AGM蓄電池,即玻璃纖維是以平板狀的結構做在蓄電池內部的,如下圖所示:

不過還有一種卷繞式的AGM蓄電池,其AGM隔板是緊緊卷繞在一個單格之中的,與其他的蓄電池相比更加耐震動,低內阻,低溫下輸出能量更大,可以承受更大的電流,可以快速充電。

其卷繞方式如下圖所示:

卷繞式的AGM蓄電池主要品牌為OPTIMA蓄電池,其最先是美國為登月計劃的月球車所使用的。

其在許多汽車企業(如克萊斯勒、戴姆勒、悍馬等)、快艇、重型卡車、賽車、工程機械以及軍工企業所使用。當然,也有一些啟停系統使用的也是這一款蓄電池,價格比平板的AGM蓄電池要高,性能也更好。同時,如果需要使用在不同的電壓系統之下,可以通過將兩到四個電池串聯來實現。所以目前越來越多的汽車企業計劃使用48V的系統,因為其可以通過四個現有的技術非常成熟的12V的電池串聯來實現。當然,如果要使用其他電壓的系統,也可以通過不同的搭配來實現。比如說42V的可以通過三個12V的電池和一個6V的電池來實現,而30V可以通過兩個12V的電池和一個6V的電池來實現。如下圖即為某30V應用中的電池串聯:


因為啟停技術的硬體基礎實際就是大功率起動機。起動機是耗電大戶,所以對應的就要提高整車電力儲備,此外現在一般中高端車車上電器,感測器越來越多,所以已經開始配備雙電瓶,一個供發動機,一個供車上電器,但車本身的發電能力是有限的,尤其我們很多時候都低速行駛,那怎麼辦……提高電瓶電壓給電瓶擴容是個不錯的選擇。另外整車是12v電壓,不是14v。以上大概是個思路,實際更複雜。


正好在和全球好幾家汽車公司合作開發48V.

技術上來講:這個東西說白了就是歐洲和中國的汽車廠商搞不了高壓的HEV. 雖然也宣稱各種好處,但實質如此,退而求其次。

產品策略來講:是中國和歐洲廠商暫時應付co2排放和燃油效率法規的無奈之舉。

48V就像給傳統車打了個補丁,而這種打補丁的方法在任何產品裡面都只會是不得已而為之


一般小汽車引擎的啟動電機的工作電流約為100~250A(12V蓄電池),這麼大的電流一般是通過一個繼電器(或者叫接觸器)來控制啟動電機的電源開關的,在這麼大的電流下,繼電器的觸點壽命是有限的,如果直接用在啟停技術上,這個繼電器會是可靠性薄弱環節。

我猜測48V的啟停系統使用的是固態繼電器(如:IGBT)來代替機械繼電器,這樣可以解決機械繼電器壽命的問題。

如果使用12V的蓄電池,需要使用100~250A的IGBT,這麼大的電流流過IGBT,散熱問題不好解決;如果使用48V的蓄電池,啟動電流可以控制在25~60A,這個電流對IGBT來講就很容易處理了。感覺和高壓輸電的原理有點類似,高壓系統(48V)IGBT上耗散的熱功率比低壓系統(12V)上的小多了。


48V系統的興起及原因

48V系統再次提出的源動力可總結為三大原因。一是隨著汽車技術的發展以及汽車用電器的數量及其功率需求的進一步提升,電氣系統功率大幅增加,原有的12/14V系統技術水平達到了極限,電路電流承載壓力過大,導致系統安全性明顯降低。因此提升電壓的意見再次被提出,但如果採用30V左右的電壓系統,其在功率提升方面效果難以令人滿意;因此需在36-60V電壓範圍內選取一個較為合理的兼顧功能性和安全性的電壓值。而根據LV148可知,48V系統的工作電壓能穩定保持在36-52V安全電壓範圍內,相對於60V安全電壓限值留出了一定的空間,同時考慮到直流電壓的波動、系統助力以及能量回收時電壓的抬升,48V系統架構顯然成為了最合適的選擇。


回答樓上不知道為啥是48v的問題.48v是通信電源的標準,有成熟的通信設備產業做後盾.包括各種電池,介面標準,線束,EMC,safety等等.價格便宜量又足,而且安全可靠.


48v根本不是一個簡單的過渡產品,你當德國那些大企業傻?

汽車企業現在技術的推動力(尤其在發動機領域)主要是油耗和排放。

油耗因為中國有綜合油耗法規,簡單說就是一個車企一年賣出去的車的單車油耗的平均值不能超過某一上限。48v相當於不對發動機動力總成布置進行大改的情況下,增加3000元的成本,降低8-12%的油耗。其實算筆賬消費者並不受益,但是車企受益了。

排放現在的歐五標準對顆粒物排放更加苛刻。在循環排放中的幾個高負荷高轉速區間,小型化發動機無法達到排放標準(小馬拉大車的感覺),峰值時用48v稍微助點力可以使排放達標。

所以以前大家提倡的發動機技術叫downsizing(小型化),現在叫suitablesizing+48v


非專業,個人想法。

採用啟停技術就意味著起動電機需要經常工作,由於啟動電流非常大,可以達到幾百安培,啟動機和供電的電纜發熱非常厲害。啟動機功率不變的情況下,電壓從12V變成48V,可以降低啟動電流,發熱量會顯著降低,就不容易起火。

我知道的車用動力電池需要有抗低溫、大電流放電這些特點。


題主的數據都是好幾年前的了,48V系統很容易實現,也有供應商可以提供整套系統,但是至今為止可曾看到有廠家推出商品車?

前段時間幾個外國公司來推廣48V系統,我們做了一下可行性分析,以我們了解到的情況,國外對48V系統的熱情已經降下來了,該方案也的確有很多實施方面的困難。從我個人方面感覺,這是一套很雞肋的方案。

先寫這些吧,有必要再補充。


48V加持Volkswagen,PQ34/35煥發又一春


大家都只是提到了啟停功能,忽略了防傾電子控制時的高功率需求,除此之外需要高功率的還有電子轉向,車窗加熱,座椅加熱,這些都是48V能夠提供的優點。

當然說到底還是為了在micro-hybrid車上能夠節省能源。


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