汽车电源为何抛弃“12V”选择“48V”?

2019年03月29日 作者:satoll

今年以来,尤其是上海车展上的一些展示,重新引起了人们对48V系统的关注。一方面,是高端的奔驰新S级,插电混动版将配备48V系统,它下一步来到我们身边应该是没悬念的。另一方面,比亚迪以外的自主厂商也在发布自己的48V系统研发和投入计划。那为什么大家都要抛弃以前的12V转为48V呢?

全新一代奥迪A8车型将装配一套48V电气系统,以此来达到节省能耗和提升动力的目的,该车将基于大众集团MLBEvo平台进行打造。

真正的技术达人,对于“车用48V”这个名词应该不会陌生。早在新奥迪Q7发布之时,就曾提到过48V系统的量产应用。更早时的2013年,比亚迪发布的“绿混”本质上也属于这一类别。然而所有这些,或发布之后“光打雷不下雨”,或量产后并未引进来到我们身边,因此不少人对这一新鲜事物也逐渐淡忘了。

今年以来,尤其是上海车展上的一些展示,重新引起了人们对48V系统的关注。一方面,是高端的奔驰新S级,插电混动版将配备48V系统,它下一步来到我们身边应该是没悬念的。另一方面,比亚迪以外的自主厂商也在发布自己的48V系统研发和投入计划。

那为什么大家都要抛弃以前的12V转为48V呢?比如说空调,传统汽车在等红灯的时候,发动机处于怠速,皮带驱动的空调压缩机可以继续工作,空调照样制冷。

但是对于有启停功能的车来说,等红灯时需要转换到电动空调,不然乘客就要忍受等红灯或堵车的时候没有空调的环境。一个电动空调压缩机的功率最低要2.5kw,如果用12V伏供电,电网就难以承受,用48V就没有问题了。此外48V一侧还可以给主动悬架,电动转向,电动暖风等供电。”随着越来越多的大功率用电器有皮带驱动转变为电驱动,48V一侧的大功率用电器将不断增加。

应运而生的48V系统

汽车在1918年引入蓄电池,到1920年逐渐普及,当时的电池电压是6V。后来,随着内燃机排量的增加以及高压缩比内燃机的出现,6V系统已经不能满足需求,于是在1950年引入了12V系统。

到了1988年,SAE(Society of Automotive Engineers)提议把标准电压提高至42V,但是由于种种限制,响应者寥寥。后来,即使随着电气设备的增加,电池已经不能满足车身设备的功率需求的情况下,汽车企业采取了切断大功率负载的方法来降低电池的负荷。

12V电压系统在引入启停机构之后,基本已经达到了功率输出极限,如果在12V电压下引入轻混系统,功率需求在10kW~15kW左右,这样的电压下电池的输出电流高达1000A,显然行不通。

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,更重要的是为了满足2020年严格的排放法规。并在随后发布了48V系统规范LV148。

为什么是48V呢?因为60V是安全电压,也就是说只要低于60V的电压不需要采取额外的安全防护措施,48V电池的充电电压最高56V,已经很接近60V,即48V电池电压是安全电压下的最高电压等级了。

48V电源系统比12V电源系统能够储存更多电量,在配备启停系统的车上可以实现长时间关闭发动机,减少出现电池电量过低而频繁起动发动机充电的情况(如果不充电就无法起到发动机了),从而避免浪费过多的燃油。

当然48V系统的出现并不是说明12V系统已经被淘汰,而是在保留之前12V系统的基础上,再增加了一套48V系统来支持弱混和中混系统的。

此外,在排放法规中,欧盟要求最为严格,到2020年百公里油耗要降至4L,每公里二氧化碳排放低至95g。显然单纯靠提高发动机的燃油效率达到排放目标基本是不可能完成的任务,汽车混动化、纯电动化是最佳技术路线了。纯电动化虽然是汽车的终极目标,但是由于高成本以及续航问题,无法在短期内大量普及。 

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