48V輔助動力系統(tǒng)

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48V輔助動力系統(tǒng)

48V輔助動力系統(tǒng)（48V系統(tǒng)）包括永磁同步電機、逆變器和雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器，相比于12V系統(tǒng)，在符合安全的低壓系統(tǒng)內(nèi)，通過更高的電壓，在功率一定的條件下可以降低電線內(nèi)的電流，進而提高電能的利用效率。48V系統(tǒng)是啟動發(fā)電一體機系統(tǒng)，相比于12V系統(tǒng)，可以實現(xiàn)15%的節(jié)油率。12V系統(tǒng)只能通過起動機對發(fā)動機實現(xiàn)暖起動，而48V系統(tǒng)可以實現(xiàn)冷起動。

在對48V系統(tǒng)中的起動機進行選型時，選擇永磁同步電機可以實現(xiàn)8kW的功率輸出和50Nm的轉(zhuǎn)矩輸出。通過帶動冷卻風扇，在室溫25℃的環(huán)境下，可以使電機的工作溫度降低76.5℃，發(fā)動機的溫度降低55.1℃。將部件的工作環(huán)境調(diào)整到合適的溫度，有利于提高車輛的能量利用效率。當基于2.0L排量的柴油機在冬季-30℃環(huán)境中起動時，需要125Nm的轉(zhuǎn)矩才能帶動發(fā)動機，因此根據(jù)上述的配置需要使用2.5的傳動比，采用的電機最大轉(zhuǎn)速是15000r/min。對于逆變器，其目的是將直流電轉(zhuǎn)換成交流電給電機供電，所以轉(zhuǎn)換效率直接影響電能的利用效率。

針對電機的最大功率，逆變器的峰值功率要達到12kW，則相對于電機的最大功率要具有1.5的安全系數(shù)，最大轉(zhuǎn)換效率為94%，所能承載的電機最大轉(zhuǎn)速為15000r/min。對于DC/DC轉(zhuǎn)換器，平均效率大約是900W，效率為96.6%，可實現(xiàn)12V與48V電壓之間的轉(zhuǎn)換。參數(shù)匹配中要考慮電壓等級、效率、適宜溫度、功率范圍、體積等因素。

在完成了48V系統(tǒng)的關(guān)鍵部件選型與參數(shù)匹配之后，選用本田思域和寶馬750i兩個示例車型在UDDS工況和HWFET工況進行測試，計算得出采用了48V系統(tǒng)之后，2個車型節(jié)省油耗分別達到17%和10%。對比發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)濟型家用車中，48V系統(tǒng)可以節(jié)省更高比例的燃油。

網(wǎng)址：http://ieeexplore.ieee. org/stamp/stamp.jsp? arnumber=6687493

作者：Changsung Sean Kimi et al

編譯：張聰