48V輕混系統到底是個什麼鬼？

來自專欄 Auto VEDA

本文首發於微信公眾號：「駕仕派」，歡迎斧正

當前的大環境之下，排放法規的收緊已經成為了不可逆轉的趨勢，甚至已經有很多國家傳出要在某一年之內停售燃油車。不過以當前的技術水平和環境之下，要提前停售傳統的燃油車，顯然是為時過早的。目前無論怎麼發展純電動車，或者是HEV、PHEV等混合動力車型，都很難追上傳統燃油車的市場佔有份額。怎麼樣才能讓這麼多燃油車的油耗快速跟進，從而應對嚴苛的排放法規呢？這時候一個全新的概念——48V輕度混合動力系統，就成為了各大車企需找到的技術突破口。這次我們就來科普一下，這到底是個什麼玩意兒？

眾所周知，汽車上的車用電子設備，基本上是由車載的12V蓄電池組提供電力的，本質上是將發動機的一部分動力通過發電後蓄能，然後再用這部分的能量來運作。目前主流的汽車蓄電池電壓是12V。以前12V的電壓對於車上的電子設備來說是夠用的，但是自從自動啟停系統誕生之後就不一樣了。在短暫停車之後，電機需要通過帶動發動機曲軸來「喚醒」發動機，而這樣的負載消耗的功率，要比車上其它用電設備大得多，所以搭配啟停系統的電機都經過功率加強，然而12V的車用電壓就顯得「心有餘而力不足」，造成啟停系統頻繁工作時震動大、反應慢；而且停車熄火後，空調也跟著不工作了，大大影響了用戶體驗。於是更大電壓的48V系統就應運而生了。

48V輕混系統的基本思想，其實就是通過把車用設備的標準電壓提高到48V，使得它能夠帶動更大功率的車載系統，實現和車上其它系統更好的整合。它的基本思想是來源於目前最傳統的HEV混合動力車型，相當於帶啟停的動力系統，和高壓混合動力之間的折中解決方案。

48V輕混系統的最大好處，就是在於對發動機啟停、起步、剎車等工況下的優化，能直接省下不少油。首先，更高電壓下驅動的更大功率的啟停電機，能夠更輕鬆地帶動發動機曲軸，使得系統工作的延時更短、頓挫感更小，眾多老司機們的痛點也就迎刃而解了。

而且，48V系統有了更大容量的蓄電池、更大功率的電機，所以比起一般的啟停系統能實現更多功能。譬如車輛起步、短暫停車的時候，帶48V系統的動力總成可以採用純電驅動，從而避開燃油車起步時最耗油的怠速階段。剎車、滑行的時候，還可以通過發動機制動回收一部分動能，減少過程中的能量耗散。有一些48V系統，甚至可以在發動機停機的狀態下短暫接管空調，給空調壓縮機供能，避免空調一併停機。

另外，學過高中物理的人，都會知道有這麼一個公式：（註：此處用該公式只是為了方便理解，實際上的情況要相對更複雜一些，感謝駕仕派網友的指正，也歡迎知友提出更嚴謹的說明。）

對於一個供電電壓U恆定的電路系統，要滿足更高的功率需求P，那麼就必須要降低內部電阻R。對於車用的電子系統來說，就要用更粗的導線，這勢必導致整車重量的增加，既提高了成本，又影響了油耗。但是如果直接提高電壓的話就省事多了。不但高壓線束的直徑可以減小，甚至諸如電機等元器件的體積也可以減小。所以它對整車輕量化來說是非常有好處的。

可能有人會問了，既然這樣，為什麼不選擇比48V更大的電壓呢？這是因為如果電壓太高的話，就要考慮到高壓電路保護、電磁兼容性、車載電氣系統的穩定性等問題了。如此一來，開發成本就會迅速提高。而48V的電壓是一個在成本、安全、性能等方面兼顧比較好的選擇。而且在這個框架下，系統設計不會過於複雜，大多數燃油車都可以沿用原來的動力總成架構、總布置，節省很多開發的功夫。

當然，48V畢竟依然是高壓系統，從設計、線束選型與保護措施等方面要做的額外防護護，依然會比傳統燃油車更考究，成本還是會有所上升。但是這已經可以控制在一個比較合理的範圍內。目前，48V輕混系統的系統方案，以及核心部件，大部分都是由大陸、博世、聯電這樣的大型一級供應商開發，它們中的大部分都是主攻48V的方向，對於大多數通過採購來配備輕混系統的車廠來說，開發更高電壓的方案顯然是多此一舉。

目前主流的48V輕混系統，核心部件包括48V電池、48V起動電機/發電機、一套48V/12V（DC/DC）的電壓逆變器，以及相應的控制模塊。其中48V電池大多為鋰離子電池，不但支持快速充電能力，而且能量密度大、可以有效地控制體積，減少佔據車內寶貴的布置空間。另外，系統中保留了48V/12V的電壓逆變器，讓車內一些低功率需求的電子設備繼續使用12V的直流電，降低成本。而空調壓縮機、起動電機等大功率的設備則使用48V電壓，通過48V的DC/AC逆變器，把48V的直流電變成交流電來適配電機。有一些廠商，還會選擇將起動電機/發電機整合為一體，進一步節約空間和重量。

根據各大供應商的數據，48V輕混系統可以降低大概15—20%左右的能耗和排放。而且未來中國將會成為48V系統普及的主戰場，預計到2025年，會有超過800萬台搭載48V輕混系統的車型產自於中國。可以說，如今48V輕混系統，已經成為了對接傳統汽車和新能源汽車之間的橋樑。