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堅守油電混合的豐田終於開始轉向48V輕混動系統

來了來了!豐田系的48V輕混動系統終於來了。豐田向來都是油電混合系統的先鋒,

早在其他車廠還沒有關注混動的時候就已經推出了第一代的普銳斯混合動力車型。對於那個時代的環保節能先鋒人士來說,豐田建立了很優秀環保大使的高大形象。當然這只是豐田車系裡面的很小一個部分,整個產業重心還是在傳統能源車型上面。

哪怕到現在,在車型反覆運算中,豐田的混動車型也占不到整體車型的1/3。對於環保法規越來越嚴格,

在中國,到2020年,車企的車型平均油耗規定不能高於5升的法規控制下,雖然豐田有著眾多的混合動力車型,因為燃油車型的存在,但不足以拉低整個車企的平均油耗,豐田必須採取針對現有的常規能源車型進行節能上面的改進,那就是豐田轉向48V輕混動供電系統的理由了。

不過這次48V技術並不是由豐田發佈,而是由愛信發佈,眾所周知愛信是豐田的好基友,

所以可以約等於豐田的48V。展示的是一個電機,目前量產的48V電機大都由三菱電機和博世,日立,大陸,萬向的A123,均勝,德爾福,法雷奧等提供,現在愛信也來插一腳。

愛信的48V電機具體屬於“在曲軸旁邊裝上電動機”那種,簡稱P1,目前有傳言稱可以放在8AT上,但8AT一般在中型車以上才有。

所以以後應該還會有不與曲軸直連的P0形式48V,可以與CVT搭配並搭載緊湊車啊小型車啊之類的。愛信副社長承認在發佈時間上稍微有點落後,但表示“今後會加快開發速度”。

現在正式說一下這個輕混動系統什麼鬼,輕混動汽車英文為“Mild Hybrid Electric Vehicle”,簡稱為“MHEV”。相比12V電壓,48V之所以能夠稱之為輕混動系統是因為:

最初的微混系統是在傳統內燃機上的啟動電機(一般為12V)上加裝了皮帶驅動啟動電機(BSG),

該電機為發電啟動(Stop-Start)一體式電動機,用來控制發動機的啟動和停止,從而取消了發動機的怠速,降低了油耗和排放,也就是說帶啟停的車型都可以稱為12V微混系統。

48V系統是對12V微混自動啟停系統的改進,該系統電壓為48V,用皮帶驅動啟動電機BSG代替傳統的啟動電機和發電機,相當於一個增強版的自動啟停系統,除了自動啟停的功能之外,還能夠在汽車需要起步和加速的時候,

提供輔助動力。

簡單點說就是讓發動機只是負責動力輸出和在電池電量不足的情況下給電池充電,以外的幾乎所有功能,都有這個BSG電機運轉帶動。也就是說,包括能耗比較大的空調,冷卻液的水泵,機油泵,甚至提供刹車力度的真空助力泵都可以由BSG電機帶動,這些功能將不會對發動機增加任何負擔,讓發動機只做它最重要的事情,輸出動力。既然減輕了發動機的負擔,帶來的好處自然就是性能上面得到提高,而且能耗也下降。

48V系統實際上沒有什麼高深的原理,這套系統說白了就是針對傳統內燃機進氣徹底的電氣化改造,動力系統的配電全部採用48V高電壓,並大量使用高功率電機驅動水泵、油泵、增壓器以及空調壓縮機等週邊元件,這些附件不再需要內燃機通過皮帶直接驅動,也就不用吸收內燃機的輸出功率,從而降低整機的機械損耗,同時提高性能極限。

48V輕混動供電系統可以說是填補了常規燃油車和混合動力(油電和插電混合)中間的空白,是一種介乎於兩者之間的過渡期。我再說一下為什麼會出現48V輕混動吧。

第一,隨著汽車上用電器的不斷增加,其能耗越來越大,目前的12V系統的輸出功率在該現狀面前已顯得“力不從心”。比如說空調,傳統汽車在等紅燈的時候,發動機處於怠速,皮帶驅動的空調壓縮機可以繼續工作,空調照樣製冷。但是對於有啟停功能的車來說,等紅燈時需要轉換到電動空調,不然乘客就要忍受等紅燈或堵車的時候沒有空調的環境。一個電動空調壓縮機的功率最低要2.5kw,如果用12V供電,此時電網就變得難以承受。

第二,比常規燃油車節能,從效果上面看,搭載自動啟停的燃油車車型節油率是5%-7%,搭載48V輕混系統的車型節油率是14%-17%,目前混合動力車型的節油率是17%-21%,48V輕混動系統可以達到混動車型70%的節油效果。

第三,成本上的優勢。根據IHS的行業報告及英飛淩半導體2017年Q1財報相關資料,在傳統發動機對應的每車平均339美元功率電子的基礎上,48V弱混系統的DCDC轉換器和電機加附件模組會使總成本小幅提升至415美元。假如隨著插電式混動的應用,則會將成本翻倍至712美元。其中DCDC轉換器,高壓逆變器,車載充電器將成為成本增加主力。對應的純電動車型減去了發動機和對應的功率電子,但高壓功率電子部分也隨之上漲。總成本和插電式混動相當,達到705美元。

因此48V輕混動系統將在有限的成本增加(從339美元到415美元)的情況下,提供不錯的節油效果。具體回到豐田來說,因為還有很大部分車型屬於常規的燃油車型,不可能放棄以及反覆運算多年的車型,但重新適配混動系統則需要投入十分巨大的研發成本,此時,48V就成為針對常規燃油車型的升級節油效果最好選擇。

有關機構預測,48V在2025年將會達到全球1000萬輛的規模,到2035年會達到3000萬輛。總的來講,是21世紀上半葉汽車界最偉大的技術。

這些功能將不會對發動機增加任何負擔,讓發動機只做它最重要的事情,輸出動力。既然減輕了發動機的負擔,帶來的好處自然就是性能上面得到提高,而且能耗也下降。

48V系統實際上沒有什麼高深的原理,這套系統說白了就是針對傳統內燃機進氣徹底的電氣化改造,動力系統的配電全部採用48V高電壓,並大量使用高功率電機驅動水泵、油泵、增壓器以及空調壓縮機等週邊元件,這些附件不再需要內燃機通過皮帶直接驅動,也就不用吸收內燃機的輸出功率,從而降低整機的機械損耗,同時提高性能極限。

48V輕混動供電系統可以說是填補了常規燃油車和混合動力(油電和插電混合)中間的空白,是一種介乎於兩者之間的過渡期。我再說一下為什麼會出現48V輕混動吧。

第一,隨著汽車上用電器的不斷增加,其能耗越來越大,目前的12V系統的輸出功率在該現狀面前已顯得“力不從心”。比如說空調,傳統汽車在等紅燈的時候,發動機處於怠速,皮帶驅動的空調壓縮機可以繼續工作,空調照樣製冷。但是對於有啟停功能的車來說,等紅燈時需要轉換到電動空調,不然乘客就要忍受等紅燈或堵車的時候沒有空調的環境。一個電動空調壓縮機的功率最低要2.5kw,如果用12V供電,此時電網就變得難以承受。

第二,比常規燃油車節能,從效果上面看,搭載自動啟停的燃油車車型節油率是5%-7%,搭載48V輕混系統的車型節油率是14%-17%,目前混合動力車型的節油率是17%-21%,48V輕混動系統可以達到混動車型70%的節油效果。

第三,成本上的優勢。根據IHS的行業報告及英飛淩半導體2017年Q1財報相關資料,在傳統發動機對應的每車平均339美元功率電子的基礎上,48V弱混系統的DCDC轉換器和電機加附件模組會使總成本小幅提升至415美元。假如隨著插電式混動的應用,則會將成本翻倍至712美元。其中DCDC轉換器,高壓逆變器,車載充電器將成為成本增加主力。對應的純電動車型減去了發動機和對應的功率電子,但高壓功率電子部分也隨之上漲。總成本和插電式混動相當,達到705美元。

因此48V輕混動系統將在有限的成本增加(從339美元到415美元)的情況下,提供不錯的節油效果。具體回到豐田來說,因為還有很大部分車型屬於常規的燃油車型,不可能放棄以及反覆運算多年的車型,但重新適配混動系統則需要投入十分巨大的研發成本,此時,48V就成為針對常規燃油車型的升級節油效果最好選擇。

有關機構預測,48V在2025年將會達到全球1000萬輛的規模,到2035年會達到3000萬輛。總的來講,是21世紀上半葉汽車界最偉大的技術。