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48V混动的概念性认知

2018-07-10 08:56编辑:ranaldlearning.com人气:


系统电机---48V混动的概念性认知

2018-06-05 20:30 来源:CST三交产研-汽车 混合动力 /发动机

原标题:从系统电机---48V混动的概念性认知

最近关于48V混动系统的讨论,又开始发热起来。大家的讨论都是集中在整车系统层面的,涉及到具体电机产品和技术层面的非常少。 从系统到电机,我们一起聚焦这个问题。当然先回顾下48V混动的概念。

什么是48V混动系统

这里有两个概念,一个是48V,一个是混动。先说48V, 传统汽车的电压等级是12V,也就意味着照明、空压机、涡轮增压机等用电器件的供电电压是12V。在功率不变的情况下,电压越低,也就意味着电流越大,在电流容量的限制下电器的能力大受约束。因此就有人想把车辆全部或者部分的辅助电器的电压等级提升一点,欧洲选择48V,美国选择了96V。多方竞争和平衡后,最终48V胜出。

48V混动的概念性认知

前面说的只是辅电部分,怎么和动力部分扯上关系了呢?这个要从一个关键部件BSG说起(belt driven start generator),它和发动机通过皮带轮相联。它即是启动机又是发电机,和其它辅电一样靠12V的电池工作的。当混动的概念开始流行后,有人发现可以在车辆滑行时,让 BSG进入发电制动状态就能够回收一部分能量 ,降低了油耗,这样也就有了点混动的感觉了。

48V混动的概念性认知

但问题是12V的BSG的工作能力有限,无法回收太多的能量。如果提高到48V, 电机的功率上限提高,不但能够回收的能量变多,而且还能够当辅助驱动(想想很多三轮车就是48V电机驱动的)。当拥堵工况,发动机进入歇火状态,BSG就能当主驱使。这样避免了发动机的低效运行,又能节省一部分油耗。这种状态的BSG,超过了原有概念范畴,因此又称助力回收电机

48V混动的概念性认知

博世的48V助力回收电机的最大功率为9.7千瓦,峰值扭矩达56牛·米,发电功率为11.5千瓦,可以实现滑行启停、能量回收、电机助力、电爬行等功能.是不是有点混合动力的感觉,后来就把这种程度的混合叫作轻混(mild-HEV)。这种轻混的主要工作模式如下:

48V混动的概念性认知

【小结】所以所谓48V混动系统,其实是从原来的12V启动发电机升级过来的。电压的提升到48V,让它的功率提高,除了启动发电还能做一部分主驱的工作。这个概念对于很多传统主机厂是非常诱人的,因为不需要太大的变动,只需要对BSG和电池进行一次升级就能够实现混动,半只脚迈进了新能源汽车的大门。

对电机电控厂商来说也有好处,48V属于安全电压,对绝缘和安全的要求会相对降低,不需要做高压保护,从而省去很多成本。另一方面48v的功率器件mos管比高压器件IGBT成本要低很多,也能省去很多成本。因此48V系统可以打造成一个低成本方案。

48V混动系统的演化

演化的动力来源于对节能效果的进一步需求。大家发现助力电机放在不同位置,性能 发挥差异很大。一般用P0 、P1 、P2等不同位置来表示。

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P2结构48V系统工作原理

目前在开发的P2系统的较多,可以对比下P2位置48V和P0位置的区别。如下图48V电机电控系统和传动轴平行布置,通过皮带轮和主轴相连。

48V混动的概念性认知

电机通过皮带轮将动力传递给主轴和空压机。

48V混动的概念性认知

相比较P0工作位置,P2位置工作模式更多,电机的独立性更强。如下图所示,无论是驱动还是回馈,电机不再和发动机关联。

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这对提升整体运行效率,降低油耗是有利的:

能量回收率更高,回收能量流不通过发动机,减小了损耗

可以纯电动运行,电机输出能量不通过发动机,减小了损耗。

电机和发动机的转速独立,可以各自高效运行。

P3结构48V驱动系统

P3结构就是电机和变速箱相耦合在一起。结构更紧凑,且通过变速结构,电机可以双速或多数运行,更易运行至高效区。

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P4结构48V驱动系统

P4结构,电机直接驱动车桥,省却了大部分传动链,无论是驱动还是回收,效率将更高。

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除了单独的位置外 ,也有复合两种位置的综合系统,其目的也是提高综合运行效率。如下图所示:

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(来源:pc蛋蛋)

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