汽车电压为什么越来越高?网友:配置丰富了1

原创 2020-07-21 16:52  阅读

  如果对汽车行业有深入了解的车迷,一定会发现当前已经有越来越多的厂商,开始研发48V车载电气系统以及48V轻混系统(48V mild hybrid system)了 ,研发48车载电气系统以及48V轻混系统取代当前大规模应用的12V车载电气系统。

  在最早期的时候,本茨先生发明汽车的时候,汽车并没有车载电气系统,车上也没有蓄电池,也没有太多的电气设备,能够数得出来的用电设备就只有火花塞和大灯了。

  在汽车领域上首次引入蓄电池和电气系统是在1918年,给汽车安装上蓄电池主要目的就是为了给起动机供电,当时的蓄电池电压只有6V,并且采用的是正极搭铁的供电链接方式。

  随着后来汽车工业的发展,车上出现的电气设备越来越多,发动机的排量越来越大,压缩比越来越高,6V电压的蓄电池难以提供足够高的瞬时输出功率给起动机推动更加精密的发动机了。因此汽车的车载电气系统,在五十年代中便快速迈进了12V时代,时至今日,七十年过去了,12V车载电气系统依旧是乘用车的主流车载电气系统的用电设计标准。

  在汽车工业的发展中,乘用车开始变得越来越精致,电子设备的加入,舒适设备的增多,汽车对于电气系统的要求也越来越高,于是乎,在汽车工业发展过程中,统治了车载电气系统长达数十年时间的12V也就显得有点捉襟见肘,有点不够用了,于是汽车厂商开始是希望将电气系统的供电电压再一次提升起来,以满足当前主流汽车所配置的一些设备的用电需求。

  对于当前汽车采用的12V车载供电电压最大考验的配置,莫过于是发动机启停系统。当车辆在市区同行的工况,遇到频繁启停的状况,对于12V的蓄电池有着很大的考验;另一方面在当前电气化集成越来越复杂的状况下,如果在12V电压下引入轻混系统,轻混功率的需求在10kW~15kW左右(P=UI),而这样的设定则会让蓄电池的输出电流高达1000A,这无异于是一下子将蓄电池的寿命极致压榨,会大大损耗蓄电池的寿命,这种方式显然是行不通的,除了自动启停系统之外,车上还有座椅加热、座椅通风等等配置。

  当前的汽车电气系统满足乘客的舒适需求之外,电气系统也肩负着节能减排的效能,例如在动力总成中中加入轻混系统、底盘中的安全配置等等都需要用到电,而随着越来越多的电气设备融入到乘用车上,12V的供电系统已经难以满足车载电气设备的负载需求了。

  为了能够满足足车载电气设备的用电需求之外,2011年,Audi, BMW, Daimler, Porsche, Volkswagen联合推出48V系统,以满足日益增长的车载负载需求;另一方面,也是为了能够在新车的动力总成中加入更高功率的轻混系统,以此满足全世界不同国家和地区内更加严苛的排放新规。

  在技术的角度上来讲,电气系统的升级一般是以指数的形式进行提升的,如果要淘汰12V的车载电气系统,按常理来说,就应该是24V车载电气系统正式上岗(当前部分商用车采用的就是24V供电系统),但是厂商却直接跳过了24V直接提升到48V。虽然说只要低于60V的电压,都是安全电压,不需要采用额外的安全措施,但是在48V蓄电池的充电电压已经是达到了56V,非常接近60V了,换而言之,48V车载电气系统已经是安全电压下的最高电压了。

  随着48V车载供电系统被厂商开发和应用到乘用车上,工程师们就不再需要考虑12V供电系统存在最大输出功率的短板,可以给车上安装更多更大功率的用电设备,其中48V轻混系统就是其中之一,可以在车载安全电压的应用下,采用48V轻混系统,以低成本达到高压轻混系统70%的节能效果,优化乘用车的排放效能。

  当前的汽车厂商已经采用了48V车载电气系统,全新的48V车载电气系统自然是有着让厂商无法拒绝的优势。

  首先48V车载电气系统作为安全电压下的最高用电电压,不需要采用额外的安全保护设施,比起高压电来讲,能够免去各式各样的防护措施,成本得到极好的控制,另一方面相比起当前正在使用的12V电压,又能够很好地提升车载用电设备的最大功率,同时也可以使得传统发动机上的空调压缩机、冷却水泵、真空泵等高负载附件电动化,在不启动发动机的情况下进行正常运转以及通过BSG/ISG等轻混系统优化车子的排放,进一步缩小发动机的体积,进而降低排放,甚至是加入电动涡轮,进一步提高发动机的效率,并且不会有涡轮增压器延迟现象。

  在48V车载供电系统的应用中,相对于12V系统,相同功率下工作电流只有1/4,损耗只有12V系统的1/16(P=IR),在损耗降低带来最直观的收益就是能够将线束做的更加精细化。

  不过随着48V的应用,无疑是革新了应用了数十年的12V车载用电系统,电压升高了原来的12V车载设备迁移到48V需要重新开发以及测试,整个开发的周期和代价对于厂商来说,所需要的投入并不是小工程量,另外一个则是电压的升高,电磁兼容要求会更高以及作为最高的安全电压,48V电压在某些用电环境中会存在电弧,会有一定的安全隐患。

  (48V电池的充放电电压和电流都相比12V电池要大得多,因此电池在深度充放电的过程中也会影响到电池的寿命,这一点也是不得不认真思考的问题。)

  乘用车用上48V电压之后,厂商最为看好的一点优势就是能够将发动机上的空调压缩机、冷却水泵、真空泵等高负载附件电动化,以及给发动机配置上48V轻混系统,进一步将发动机简单化、电气化、轻量化,以此提升发动机的排放性能。

  在48V轻混系统中,实际上是可以看成是12V启停系统的升级版,增加了48V储能电池、48V/12V双向DCDC、48V BSG、电动增压器(可选配置)、电池管理系统。48V轻混系统集成到当前乘用车的动力总成上,不外乎两种结构,一种是采用P0,另一种则是采用P2。

  在P0结构的48V轻混系统中,对于动力结构的改动最小,仅仅是采用BSG系统替换掉传统的发电机和起动机,能够实现简单的动能回收,发动机的拖拽阻力直接减少了可回收的能量,NEDC工况下, 可以减少13%的二氧化碳排放。

  目前厂商对于48V轻混系统主流的应用方式则是采用P2结构,将BSG/ISG置于发动机和变速箱之间,能够省去发动机起动机和发动机的配置,同时也免去了发动机的附件传动皮带,让发动机的集成度更高。另一方面真正带来让厂商无法拒绝的优势则是在于P2结构48V轻混系统可以彻底断开发动机实现纯电动驱动,在低速挪车、发动机怠速等排放恶劣的工况下,直接关闭发动机,有着P2结构的轻混系统加入传统的内燃机中之后,可以进一步降低25%左右的二氧化碳排放。申博真人网

  在推动着48V车载电气系统中,最为积极的厂商莫过于是欧美厂商了,包括牵头的奥迪、宝马、戴姆勒、保时捷、大众、博世、大陆、德尔福、法雷奥、舍弗勒等汽车和零配件厂商,此外福特、现代、起亚等也表示会开发48V的车型,甚至是自主品牌也不希望落后于人,吉利、一汽、比亚迪、长城确认要引入48V系统,这些厂商选择开发48V供电系统,除了看中48V带来的轻混优势以及高度电气化发动机附件设备之外,还有一个相对重要的地方,就是能够绕过以丰田本田为主的混动领域专利压制。

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