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真正的技術(shù)達人，對于“車用48V”這個名詞應(yīng)該不會陌生。早在新奧迪Q7發(fā)布之時，就曾提到過48V系統(tǒng)的量產(chǎn)應(yīng)用。更早時的2013年，比亞迪發(fā)布的“綠混”本質(zhì)上也屬于這一類別。然而所有這些，或發(fā)布之后“光打雷不下雨”，或量產(chǎn)后并未引進來到我們身邊，因此不少人對這一新鮮事物也逐漸淡忘了。

去年以來，尤其是上海車展上的一些展示，重新引起了人們對48V系統(tǒng)的關(guān)注。一方面，是高端的奔馳新S級，插電混動版將配備48V系統(tǒng)，它下一步來到我們身邊應(yīng)該是沒懸念的。另一方面，比亞迪以外的自主廠商也在發(fā)布自己的48V系統(tǒng)研發(fā)和投入計劃。

那為什么大家都要拋棄以前的12V轉(zhuǎn)為48V呢？比如說空調(diào)，傳統(tǒng)汽車在等紅燈的時候，發(fā)動機處于怠速，皮帶驅(qū)動的空調(diào)壓縮機可以繼續(xù)工作，空調(diào)照樣制冷。

但是對于有啟停功能的車來說，等紅燈時需要轉(zhuǎn)換到電動空調(diào)，不然乘客就要忍受等紅燈或堵車的時候沒有空調(diào)的環(huán)境。一個電動空調(diào)壓縮機的功率最低要2.5kw，如果用12V伏供電，電網(wǎng)就難以承受，用48V就沒有問題了。此外48V一側(cè)還可以給主動懸架，電動轉(zhuǎn)向，電動暖風(fēng)等供電。”隨著越來越多的大功率用電器有皮帶驅(qū)動轉(zhuǎn)變?yōu)殡婒?qū)動，48V一側(cè)的大功率用電器將不斷增加。

應(yīng)運而生的48V系統(tǒng)

汽車在1918年引入蓄電池，到1920年逐漸普及，當(dāng)時的電池電壓是6V。后來，隨著內(nèi)燃機排量的增加以及高壓縮比內(nèi)燃機的出現(xiàn)，6V系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足需求，于是在1950年引入了12V系統(tǒng)。

到了1988年，SAE（Society of Automotive Engineers）提議把標(biāo)準電壓提高至42V，但是由于種種限制，響應(yīng)者寥寥。后來，即使隨著電氣設(shè)備的增加，電池已經(jīng)不能滿足車身設(shè)備的功率需求的情況下，汽車企業(yè)采取了切斷大功率負載的方法來降低電池的負荷。

12V電壓系統(tǒng)在引入啟停機構(gòu)之后，基本已經(jīng)達到了功率輸出極限，如果在12V電壓下引入輕混系統(tǒng)，功率需求在10kW~15kW左右，這樣的電壓下電池的輸出電流高達1000A，顯然行不通。

2011年，Audi, BMW, Daimler, Porsche, Volkswagen聯(lián)合推出48V系統(tǒng)，以滿足日益增長的車載負載需求，更重要的是為了滿足2020年嚴格的排放法規(guī)。并在隨后發(fā)布了48V系統(tǒng)規(guī)范LV148。

為什么是48V呢？因為60V是安全電壓，也就是說只要低于60V的電壓不需要采取額外的安全防護措施，48V電池的充電電壓最高56V，已經(jīng)很接近60V，即48V電池電壓是安全電壓下的最高電壓等級了。

48V電源系統(tǒng)比12V電源系統(tǒng)能夠儲存更多電量，在配備啟停系統(tǒng)的車上可以實現(xiàn)長時間關(guān)閉發(fā)動機，減少出現(xiàn)電池電量過低而頻繁起動發(fā)動機充電的情況（如果不充電就無法起到發(fā)動機了），從而避免浪費過多的燃油。

當(dāng)然48V系統(tǒng)的出現(xiàn)并不是說明12V系統(tǒng)已經(jīng)被淘汰，而是在保留之前12V系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，再增加了一套48V系統(tǒng)來支持弱混和中混系統(tǒng)的。

此外，在排放法規(guī)中，歐盟要求最為嚴格，到2020年百公里油耗要降至4L，每公里二氧化碳排放低至95g。顯然單純靠提高發(fā)動機的燃油效率達到排放目標(biāo)基本是不可能完成的任務(wù)，汽車混動化、純電動化是最佳技術(shù)路線了。純電動化雖然是汽車的終極目標(biāo)，但是由于高成本以及續(xù)航問題，無法在短期內(nèi)大量普及。

48V架構(gòu)

標(biāo)準48V系統(tǒng)由三大件組成：電機、鋰離子電池組以及DC-DC轉(zhuǎn)換器。

在混合動力汽車上搭載48V系統(tǒng)，通過兩個DC/DC轉(zhuǎn)換器，形成12V-48V-HEV電氣系統(tǒng)架構(gòu)；普通混合動力汽車的電氣架構(gòu)是12V-HEV模式，通過DC/DC轉(zhuǎn)換器直接聯(lián)通12V系統(tǒng)和HEV高壓系統(tǒng)。

48V輕混系統(tǒng)相比高壓混動系統(tǒng)而言，成本更低，卻可以達到高壓混動系統(tǒng)（電池電壓>100V）大部分節(jié)能效果，按照德爾福的測算，48V輕混系統(tǒng)是高壓輕混系統(tǒng)成本的30%，能達到高壓輕混系統(tǒng)70%的節(jié)能效果。

48V輕混系統(tǒng)的優(yōu)點：

1. 低于60V安全電壓，不需要采取額外的電壓防護，相對高壓混動系統(tǒng)，成本更低；

2. 相對于12V系統(tǒng)，相同功率下工作電流只有1/4，損耗只有12V系統(tǒng)的1/16；

3. 由于BSG/ISG的電功率輔助，可以進一步縮小發(fā)動機的體積，進而降低排放；

4. 可以將傳統(tǒng)發(fā)動機上的高負載附件電動化，比如空調(diào)壓縮機、冷卻水泵、真空泵等，降低發(fā)動機的負載，即使在發(fā)動機關(guān)閉的情況下，這些設(shè)備也能工作；

5. 將車載電器工作電壓提升到48V，可以進一步降低損耗，同時可以降低線束外徑；

6. 可以支持更大功率的車載設(shè)備。

7. 可以渦輪電動化，進一步提高發(fā)動機的效率，并且不會有渦輪增壓器延遲現(xiàn)象；

8. BSG/ISG點火時間更短，更低噪音和更小震動。

9. 48V Belt Starter Generator (BSG) 容易替代原有的12V Belt Starter Generator，無需大幅更改設(shè)計即可配套。

隨著技術(shù)的進步，廠商開始將12/48V雙電壓系統(tǒng)進化到48V單電壓系統(tǒng)。

48V為何會節(jié)能

48V系統(tǒng)可以為更多先進節(jié)能技術(shù)提供集成平臺的基礎(chǔ)，從而達到節(jié)能效果。而48V承載功率提升到15kw左右，可提供更多減排技術(shù)的集成。

在目前的12V系統(tǒng)下，啟停技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)達到極限（功率為3kw），無法集成其他高功率消耗的節(jié)能技術(shù)。而在48V系統(tǒng)下，隨著各種先進節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，可達到10%-15%的節(jié)油效果。

由于48V系統(tǒng)通電電流位12V系統(tǒng)的1/4，所以等功率下的功率損失較12V系統(tǒng)減少也非常可觀，功率損失是12V系統(tǒng)的1/16。更低的功率損失，電氣系統(tǒng)的總體效率大大提升，解除了功率限制，可以對車用電器進行更精細的控制，提升其性能。

另一方面，48V系統(tǒng)可以提供諸如能量回收系統(tǒng)、自動啟停系統(tǒng)等更多的功能集成，滿足人們越來越高的需求。同時，鋰電池充放電性能更佳，啟停系統(tǒng)的應(yīng)用效果更好。

另一方面，更低的電流意味著可以應(yīng)用更細的導(dǎo)線，對整車的輕量化設(shè)計促進效果明顯。

系統(tǒng)設(shè)計挑戰(zhàn)

1 安全電壓控制

由奧迪、寶馬、戴姆勒、保時捷和大眾物價德國廠商與2011年制定的LV148標(biāo)準中，電子元件正常工作電壓為36V-52V，高于60V的電壓被嚴格禁止，為了達到這一限值標(biāo)準，設(shè)定了54V和52V電壓限制，以留出電壓波動區(qū)域。

2 能量管理的挑戰(zhàn)

在能量管理方面，該系統(tǒng)也面臨著能量轉(zhuǎn)換、能量儲備和能量流動以及效率和穩(wěn)定性的問題。

3 電弧放電

在并聯(lián)電路中，當(dāng)能量達到2900J，兩條通電線路之間有很小的接觸的時候容易發(fā)生電弧放電。

在串聯(lián)電路中，當(dāng)在48V電路工作中進行熱插拔時，也會發(fā)生電弧放電。

目前并聯(lián)的電弧放電智能通過合理的電路設(shè)計來避免，串聯(lián)電弧放電需要在電路中引入電容器來避免。

串聯(lián)電弧放電（熱插拔）

4 接地失效

雙電壓系統(tǒng)中，高壓模塊接地失效后，電流直接通過低壓模塊與地面接觸，會對低壓模塊部件造成損壞。

該問題通常的解決思路是將48V子系統(tǒng)與12V子系統(tǒng)線路分開設(shè)計并無連接，如果線路無法分開，則在兩系統(tǒng)間的線路上設(shè)計高壓阻斷裝置。

5 雙電壓系統(tǒng)CAN總線通訊

為保障數(shù)據(jù)通訊流暢，CAN總線要求兩端輸入電平相同。

6 電磁兼容EMC

48V系統(tǒng)較12V系統(tǒng)有較大的電壓升高，電磁兼容的要求就會更高，所以在雙電壓系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換器和導(dǎo)線布置中，必須考慮電磁兼容的設(shè)計。

未來發(fā)展

1 48V系統(tǒng)的應(yīng)用區(qū)間

未來10年，啟停技術(shù)和混合動力技術(shù)將急速發(fā)展，這些技術(shù)正是48V系統(tǒng)的最佳應(yīng)用區(qū)間。

2 推廣48V系統(tǒng)帶來的影響

48V系統(tǒng)可以帶來系統(tǒng)部件的優(yōu)化、更多附件和作動器的電氣化以及諸如后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的新功能的加入，而且可以帶來較好的節(jié)能減排效果。但48V系統(tǒng)并不會帶來特別大的成本壓力，主要壓力仍是各種功能性電氣部件的集成成本。

廠商情況

企業(yè)方面，目前已經(jīng)有多家零部件廠商和整車廠商正在開發(fā)和應(yīng)用48V微混系統(tǒng)。

· 零部件企業(yè)：大陸集團、法雷奧、德爾福、博世、日立等；

· 電池企業(yè)：力神、寧德時代、江森自控、風(fēng)帆、萬向、中航鋰電等；

· 整車企業(yè)：大眾、長安、吉利、廣汽、長城、比亞迪、一汽等。

1、大陸集團

大陸是48V系統(tǒng)的先行者，大陸集團的48V微混系統(tǒng)采用所謂的“P0” 結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)被安置在原起動電機的位置，通過皮帶與發(fā)動機曲軸相連接，因此其與現(xiàn)有的內(nèi)燃機進行集成十分方便。由于設(shè)計十分緊湊，這套系統(tǒng)所占用的空間僅相當(dāng)于傳統(tǒng)的起動電機的大小。

2017年年底之前，雷諾Scénic（風(fēng)景）及Grand Scénic（大風(fēng)景）將搭載大陸48V柴油版混動系統(tǒng)。憑借該套系統(tǒng)，Scénic的百公里綜合油耗為僅3.5升柴油，而CO2排放更是被降至92 g/km，在同級別車中無人能及。這也是48V“混合輔助系統(tǒng)”首次用于生產(chǎn)汽車。

2、博世

博世提供了48V系統(tǒng)的整套解決方案：BRS系統(tǒng)（Boost Recuperation System），并計劃2017年量產(chǎn)。2016年5月21日，F(xiàn)IA Electric, New Energy Commission, German Motorsport Association(DMSB)在柏林聯(lián)合發(fā)布采用博世BRS系統(tǒng)的卡丁車，裝備2臺BSG，總功率20kW，百公里加速不到5秒。這是博世對2017年進行量產(chǎn)的BRS系統(tǒng)進行的應(yīng)用測試。

3、德爾福

德爾福當(dāng)前推出的是基于P0構(gòu)架的48V BSG系統(tǒng)，并在本田Civic 1.6L柴油車上進行了驗證，降低二氧化碳排放超過10%。

2016年4月，德爾福宣布已經(jīng)和2個客戶達成合作，并計劃在2017年量產(chǎn)48V系統(tǒng)。

4、法雷奧

法雷奧為48V輕混系統(tǒng)提供了核心零部件，包括48V電動增壓器、BSG、離合器、DCDC。法雷奧48伏動力總成系統(tǒng)由48伏電子增壓器、48伏iBSG皮帶式起發(fā)電一體機構(gòu)成，可最大程度地回收汽車制動能量。

5、日立

日立汽車系統(tǒng)在2016年3月完成了面向48V中混動力汽車的鋰離子電池組的基本設(shè)計。2016年新開發(fā)的48V鋰離子電池組將BMS基板、電池單體、繼電器、保險絲組裝載于同一箱體內(nèi)，具有可組裝性強、可靠性高的特點。

從2016年開始，日立汽車系統(tǒng)將開始向汽車制造商客戶供應(yīng)48V系統(tǒng)樣品，并致力于2018年度實現(xiàn)量產(chǎn)。

6、江森自控

江森自控的48V微混電池系統(tǒng)采用的是雙電壓結(jié)構(gòu)設(shè)計，即在一輛汽車上搭載兩個電池：48V鋰離子電池與12V傳統(tǒng)起動電池。48V電池可以向更高功率的負荷提供電力。12V電池可為汽車起動、車內(nèi)外照明和娛樂系統(tǒng)(如收音機和DVD播放器等)持續(xù)提供電力。

7、萬向

萬向集團的48V微混動力電池技術(shù)來自F1賽車的高功率電池技術(shù)，是在納米磷酸鐵鋰技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)而成。該電池產(chǎn)品具有高功率的特性（電池的電芯功率密度為3千瓦/公斤），在低溫下表現(xiàn)良好，可以在最低零下30攝氏度下釋放比鉛酸電池更多的電量，并能達到持續(xù)5年的生命周期。

2017年2月，萬向一二三獲得上汽通用價值超過10億美元的260萬套48V超級磷酸鐵鋰電池訂單。該系統(tǒng)電池是在納米磷酸鐵鋰技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)而成，并對負極材料研究作了改進和優(yōu)化。該產(chǎn)品由14個8安時電芯組成，電池高度96毫米，電芯功率密度3千瓦/公斤，電池功率密度2千瓦/公斤。

8、寧德時代

寧德時代已經(jīng)規(guī)劃了三代48V產(chǎn)品，第一代產(chǎn)品主要主要實現(xiàn)基本的啟停、加速、能量回收功能，采用12~13個10安時電芯的pack。第二代產(chǎn)品將實現(xiàn)更高的節(jié)油減排效率，在電池上采用15-30安時電芯的pack，第三代產(chǎn)品則將提供更多的電氣功能，在電池上將采用25-40安時的電芯pack。預(yù)計其第一代產(chǎn)品將在2017年實現(xiàn)標(biāo)準化量產(chǎn)。

9、比亞迪

2013年，比亞迪就推出了自己的48V微混技術(shù)——綠混系統(tǒng)，用48V的磷酸鐵鋰電池。在這套48V電壓平臺上可以集成更多的用電設(shè)備，比如起停裝置、電動助力、LED燈具等。為了進一步降低能耗，比亞迪還將家電行業(yè)中的變頻技術(shù)應(yīng)用在車輛上，比如變頻壓縮機、變頻油泵、變頻風(fēng)扇等，這些變頻裝置最終可以實現(xiàn)節(jié)能的目的。

在綠混技術(shù)中，比亞迪還應(yīng)用了一個低電壓、大扭矩、雙繞組的電機。該電機可以在48V低電壓的條件下協(xié)助發(fā)動機進行加速（傳統(tǒng)混動車型都需要100V以上的高電壓），從而減少燃油消耗，在剎車或減速滑行時，通過該電機來回收制動能量并對鐵電池進行充電。

通過使用48V電壓平臺以及對全車用電設(shè)備的改進，同時配合發(fā)動機啟停、制動能量回收、低滾阻風(fēng)阻等技術(shù)，可以使搭載綠混技術(shù)的車輛實現(xiàn)百公里節(jié)油1.5升左右。

10、奧迪

奧迪全新一代A8將推出搭載48V鋰電池的混合動力版車型，此套系統(tǒng)與電機匹配后可擁有相比傳統(tǒng)混動車型更出色的性能和燃油經(jīng)濟性表現(xiàn)，而車輛在進行諸如制動等動作時，產(chǎn)生的多余能量則將被儲存到48V電池組中。該系統(tǒng)將帶給全新一代A8車型在功率上提升16馬力，扭矩上提升60牛·米，同時在NEDC測試方案下，新車的油耗也將有0.7L/100km的下降。奧迪宣稱這套混合動力系統(tǒng)未來將在其家族其他車型上使用，例如全新A6、A7等。

48V的優(yōu)勢總結(jié)

純電動化雖然是汽車的終極目標(biāo)，但是由于高成本以及續(xù)航問題，無法在短期內(nèi)大量普及。

48V輕混系統(tǒng)相比高壓混動系統(tǒng)而言，成本更低，卻可以達到高壓混動系統(tǒng)(電池電壓>100V)大部分節(jié)能效果，按照德爾福的測算，48V輕混系統(tǒng)是高壓輕混系統(tǒng)成本的30%，能達到高壓輕混系統(tǒng)70%的節(jié)能效果。

48V輕混系統(tǒng)的優(yōu)點：

1.低于60V安全電壓，不需要采取額外的電壓防護，相對高壓混動系統(tǒng)，成本更低；

2.相對于12V系統(tǒng)，相同功率下工作電流只有1/4，損耗只有12V系統(tǒng)的1/16；

3.由于BSG/ISG的電功率輔助，可以進一步縮小發(fā)動機的體積，進而降低排放；

4.可以將傳統(tǒng)發(fā)動機上的高負載附件電動化，比如空調(diào)壓縮機、冷卻水泵、真空泵等，降低發(fā)動機的負載，即使在發(fā)動機關(guān)閉的情況下，這些設(shè)備也能工作；

5.將車載電器工作電壓提升到48V，可以進一步降低損耗，同時可以降低線束外徑；

6.可以支持更大功率的車載設(shè)備。

7.可以渦輪電動化，進一步提高發(fā)動機的效率，并且不會有渦輪增壓器延遲現(xiàn)象；

8.BSG/ISG點火時間更短，更低噪音和更小震動。

9.48V Belt Starter Generator(BSG)容易替代原有的12V Belt Starter Generator，無需大幅更改設(shè)計即可配套。