48V輕混系統的應用與發展

李永鈞

（上海市）

目前全世界汽車行業正在經歷一場前所未有的能源變革，世界各地的主機廠必須拿出先進的技術來應對嚴苛的排放標準。以我國為例，要求在2020年新車的平均油耗不超過5 L/100 km，并滿足“雙積分”管理辦法的相關技術要求，這些成為各大傳統汽車廠商的棘手問題。無論是從技術發展還是市場角度來看，純電動車都將成為未來發展的趨勢，但短時間內全部轉型生產純電動車型是不切實際的。就目前來看，成本較低且能在一定程度上降低能耗的48V輕混系統是傳統車企轉型過程中的最佳解決方案。文章對48V輕混系統進行了相關介紹。

1 48V輕混系統的概念

48V輕混系統就是相當于在一輛傳統燃油車上增加上了一個電壓為48V的電池與電動機，以能量小于1 kW·h電量的功率型鋰離子電池替代傳統的鉛酸電池，用BSG電動機替代傳統的起動電動機和發電機。

在世界汽車行業中，絕大多數從業者習慣把豐田、福特、通用這類廠家的混合動力技術稱為廣義混合動力技術，像自動啟停這種僅需48V電壓就可以帶動的技術稱為輕混系統技術。48V混合動力的基本原理與廣義混合動力技術一樣，都是通過電動機與內燃機并聯運行，以提供額外的驅動力，同時兼具動能回收功能。但不同的是：48V混合動力相比廣義混合動力技術占地更小、質量更輕、成本更低，同時在布置上也更加容易，具有更好的節油效果和更強的功能性，還能夠在起步和超車的時候，為車輛提供輔助動力，減輕了發動機的瞬時高負荷沖擊。

48V輕混系統的電池充電電壓最高為56V，屬于安全電壓范圍，也就是說，對48V電壓不需要采取額外的安全防護措施。相比高壓混動系統而言，其成本更低，卻可以達到高壓混動系統（電池電壓＞100V）的大部分節能效果。按照現有的混動系統測算，48V輕混系統成本僅占高壓混動系統成本的30%，而能達到高壓混動系統70%的節能效果。在系統匹配方面，48V輕混系統無需進行大幅設計更改即可配套。與高壓系統相比，其在降低匹配難度的同時也降低了成本和整機質量。

48V輕混系統可以將傳統發動機上的高負載附件（空調壓縮機、冷卻水泵及真空泵等）電動化，從而大幅度降低發動機的負荷。即使在發動機關閉的情況下，這些設備通過48V電動機系統也能正常工作，并且可以支持更大功率的車載設備。將車載電器工作電壓提升到48V，可以進一步降低電量的日常損耗，同時可以減小線束外徑。另外，48V系統的電動機高度集成，電池對熱管理、壽命等的要求也比較高，因此開拓48V市場將有利于拉動零部件業結構升級，向高附加值方向發展。

2 48V輕混系統的應用

鑒于48V輕混系統良好的市場前景，國內車企積極展開了布局，目前，從轎車到MPV再到SUV，從自主品牌到豪華品牌均有涉及。2018年北京車展中5款比較有代表性的輕混車型如下。

1）廣汽本田全新雅閣銳·混動版。新雅閣銳·混動版的動力系統采用Honda FUNTEC環保科技的最新成果——新一代i-MMD雙電動機混合動力系統，由2.0 L自吸式發動機和雙電動機組成，并配備了全新的IPU智能動力單元，集節油與駕控于一體，實現電動機與發動機間的協同與獨立運作間的完美轉換，其中銳酷版油耗只有4.2 L/100 km。

2）奧迪A6輕混版。奧迪全新A6全系標配第2代48V混動技術，使油耗降低0.7 L/100 km，提供2.0T和3.0T汽油版2種動力，其中3.0TV6發動機最大功率為250 kW，峰值轉矩為500 N·m，匹配8速自動變速箱和quattro四驅系統。奧迪A6在加載48V輕混系統后，通過更高效的電動機讓啟動更迅速，減少了發動機的振動，而且起動電動機直連曲軸，直接帶動汽車緩緩起步，包括ABS、ESP和車內電器系統的反應更加敏捷高效。

3）新奔馳C級48V輕混版。新奔馳C級48V輕混版新增了1.5T發動機＋48V輕混的新車型，在該動力系統系統中，1.5T發動機的最大功率為135 kW，最大轉矩為280 N·m，48V輕混系統集成式電動機的最大功率為10 kW，最大轉矩為160 N·m。在該輕混動力系統的加持下，搭載這套混動系統的新款C級車在100 km油耗方面有顯著降低。

4）福美來輕混版。福美來新增了一款1.2T+48V輕混動力車型，其采用1.2TGDI+6MT+48V輕混的配置，發動機最大功率為114 kW，峰值轉矩為247 N·m，電動機功率為11.5 kW，轉矩為50 N·m，電池容量為8 A·h，綜合油耗達到5.1 L/100 km。

5）全新博瑞GE。吉利全新博瑞GE推出了搭載48V輕混系統的車型（MHEV），其節油性能相對可以提升15%，綜合油耗僅為5.8 L/100 km。

3 48V輕混系統的發展趨勢

雖然48V作為一種汽車節能技術路線被寫進《中國制造2025》，但后續沒有更多鼓勵政策出臺。相比廣義混合動力技術，48V輕混系統在很多國家和地區還不被視為“混合動力技術”，無法享受福利性政策和補貼。比如在中國汽車市場中，由于48V輕混系統無法進入新能源目錄，自然也沒辦法享受新能源汽車牌照等方面的優惠措施。這也導致這類技術目前僅實裝在一些中高端豪華車型上來降低一定的油耗，而在中低端車型上，由于成本的增加，其并不能受到太多消費者的認可。另外，48V總成產品開發難度較大，目前國內零部件企業在動力總成開發方面能力還非常薄弱，只能開發相關零部件，規模推廣受阻。此外，48V輕混系統的缺點在于：電壓的升高會對電磁兼容的要求更高；48V電壓下會存在電弧隱患，需要進行安全處理。所以，雖然目前很多主機廠開始布局48V輕混系統的車型，但大多數車企的量產還沒有啟動，最終量產也都指向了2020年。

但是，汽車巨頭們都不約而同地選擇了48V輕混系統，說明其本身具有許多讓人難以拒絕的優點。在低成本的情況下，實現大幅度的節能與減排是降低整車油耗的最佳選擇。2018年是窗口期，技術儲備基本已完成，市場還需一個觸發點，隨著“雙積分”政策的實施，車企或將更有緊迫感，48V輕混系統的量產速度將加快，2年內市場會迅速爆發；2020年，48V輕混系統在歐洲市場將成為標配，中國的需求更大，有可能后來居上。隨著我國成為世界最具活力的汽車市場，全球汽車行業更關注中國的市場走向，48V輕混系統也將是“風景中國更好”。據透露，2018年不少車企正在積極籌備48V車型的量產。有研究機構預估，2025年48V輕混系統裝車量將達到1 100萬輛，將會占所有車型的一半以上，具有巨大的市場潛力。不過，也有業內人士認為，48V輕混系統前景還存在不確定因素。目前車企還是將更多精力放在電動汽車的研發上，一旦電動汽車銷量達到預期、“雙積分”達標不成問題，車企對48V輕混系統的興趣將會變淡。因此，未來48V輕混系統市場的發展還是要看電動汽車的前景，如果電動汽車銷量不盡如人意，48V輕混系統或將有美好的明天。

4 結論

從本質來講，48V混動系統是一種低成本混動方案，節能效果介于高壓混動和傳統汽車之間。它在節油和成本之間的平衡相對做得更好，無需為它付出很高的成本，但卻能節約相當可觀的燃油費用，而且48V混動系統讓混動汽車盡量保留傳統汽車的結構，不會降低駕駛體驗。當然，48V混動系統給電動機的設計和工藝帶來一定的挑戰，但因為只是發動機的補充，高、低速的矛盾相對沒有那么突出，總的來說設計難度是略小于主驅電動機的。

就目前而言，盡可能地降低成本是48V系統普及的關鍵因素。為了確保國家燃油排放標準的實現，中國汽車工業協會也對配套企業提出了要求：每套48V混動技術模塊的成本不能超過5 000元。國家工信部計劃到2020年將當年生產的乘用車平均油耗目標降低到5 L/100 km，而2016年7月公布的數據顯示，目前我國乘用車燃料實際消耗平均值為7.97 L/100 km，這樣看來，到2020年需要實現油耗在現有基礎上降低30%～40%。隨著技術的發展，在提高節油率的基礎上逐步降低系統成本，燃油車標配48V輕混系統將成為可能。