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1918年,电池首次引入汽车,随着电池电机的问世,电池于1920年普及。当时的电池电压为6V,随着内燃机排量的增加和高压缩比内燃机的开发,6V的电池电压已不能满足电力需求。因此,1950年引进了12V的电池电压系统,至今已使用了60多年,现在的车上装载了越来越多的车载电器,12V的电池显得有些无力。
1988年,社交自动化工程师(SAE)提出将标准电压提高到42V。由于当时的技术水平和更换电气部件所需的高额费用,汽车企业没有积极地推进实施。车用电源从6伏升级到12伏已经过去了60多年。随着车载电器的增加,目前12伏蓄电池的电量已经无力满足目前的用电需求,加上未来实现的自动驾驶、低油耗等,传统的蓄电池是不够的,需要另外增加高压蓄电系统来分担蓄电池的工作压力。
2011年,Audi、宝马、Daimler、Porsche和Volkswagen联合推出48V系统,以满足日益增长的车载负载需求,更重要的是满足2020年的严格排放法规。随后发布了48V系统规格LV148。
那么,进入今天的主题。什么是48V电压系统?
车用电压系统典型产品线
电压 输出功率 配方 用途 应用场景
12V 0.6kWh 5kW 铅小供电 行业通用
24V 1.2kWh 10kW 铅大供电 基本停运
36V 1.2kWh 15kW
48V HEV轻混合动力系统 大供电 行业通用
90V 0.5kWh 10kW 锂离子MHEV轻混合动力系统 大供电 通用组
所谓48v电压系统,是低压混合动力系统,简单来说就是自动启停系统、12V升级至48V后,除了自动停机功能外,还具备发动机熄火滑行、滑行和制动能量回收、加速辅助和电气巡航功能等,升级方向朝着优化驾驶体验和提高节能效率的方向发展。随后,电压增大,也可以向车辆内部的电子设备提供更多的电力。48V电压系统可以比12V电压系统储存更多的电力,具有启停系统的车可以实现长时间的发动机停止,减少电池电量过少而频繁启动发动机充电(必须充电才能启动发动机)。此外,48V的电压低于60V的安全电压,因此无需采取额外的安全防护措施。
在排放限制中,欧盟的要求最严格,到2020年,100公里油耗将降至4L,每公里二氧化碳排放量将降至95g。显然,仅靠提高发动机油耗实现排放目标是基本不可能的任务,汽车混合动力化、纯电动化是最佳技术路线。纯电动化是汽车的终极目标,但由于高成本和续航问题,无法在短时间内大量普及。
48V电压系统如何协助节油?
1、能量互操作:两个电压系统互操作,理论上可以通过直流-直流相互升降压充放电提供相应的电压负载,使总系统不易失电,无需频繁启动内燃机。
2、滑行储能:48V系统加入后,车辆容易实现滑行储能模式。也就是说,判断视觉传感器、位置传感器、卫星信号进入“从滑行到停止”的工作,提前30秒左右停止内燃机,使BSG/ISG反转发电。
3、反转储能:BSG/ISG用作发电机,能源可能是刚才提到的滑行,也可能是内燃机经济转速下的剩余动能,可能来自专用发电模式。比亚迪DM3系统具有汽油发动机固定在1500rpm用BSG发电8kW的发电模式,实际上很难使用。
4、能量大幅增加:内燃机运行过程中可以为电力系统充电,12V铅酸电池和48V锂电池总能量一般在2kWh左右,不需要充分在红灯前吹一段时间