[汽車之家 新鮮技術解讀] 汽車電器系統(tǒng)越來越復雜使得現(xiàn)在汽車上的電源系統(tǒng)開始有點不堪重負了。在轎車上已經(jīng)沿用了超過60年的12V電源系統(tǒng)亟待升級以滿足用電器的需求。雖然現(xiàn)在的混合動力汽車和純電動汽車上的高壓(超過100V)動力電池能夠滿足日益增長的車載用電器對電源功率的要求,但其制造成本還是偏高。近年來,歐洲廠商開始大力推廣48V電源系統(tǒng),這種更高壓的電源系統(tǒng)除了滿足用電器需求外,也為微混系統(tǒng)汽車誕生提供了一個合適的平臺。汽車上的48V電源系統(tǒng)將為我們帶來什么呢?下面我們一起來看看。
● 12V電壓何時啟用?
在20世紀50年代中期,汽車使用的6V電源系統(tǒng)開始向12V電源系統(tǒng)過渡。過渡的一個重要原因是高壓縮比發(fā)動機需要更高的電壓來驅動啟動電機以啟動發(fā)動機。對于當時的轎車來說,6V電源系統(tǒng)尚能滿足需求,所以繼續(xù)沿用了很長的時間。
在60年代中期的大眾甲殼蟲和70年代的雪鐵龍2CV都還采用6V的電源系統(tǒng)。隨著12V蓄電池制造成本的下降以及車載用電器(如座椅加熱、音響系統(tǒng)等)的增加,12V電源逐漸被裝配到普通轎車之上。(注:由于柴油發(fā)動機壓縮比要高于汽油發(fā)動機,為保證啟動電機有足夠的力矩和轉速啟動發(fā)動機,其電源系統(tǒng)通常是24V。本文討論的12V電源系統(tǒng)指的是目前搭載汽油發(fā)動機的汽車普遍采用的系統(tǒng)。)
● 為什么把電源系統(tǒng)升級到48V?
與上一次車載電源系統(tǒng)電壓升級有所不同,此次把車載電源系統(tǒng)電壓升級到48V有多重意義。首先,隨著汽車上用電器的不斷增加,其能耗越來越大,目前的12V系統(tǒng)的輸出功率在該現(xiàn)狀面前已顯得“力不從心”。
上面的問題在未來搭載48V電源系統(tǒng)的車型上能夠得到改善,容量和輸出功率更大48V鋰離子電池能夠使發(fā)動機停止時間更長及讓發(fā)動機啟動速度更快,提升用戶體驗。
微混系統(tǒng)汽車(英文為“Mild Hybrid Electric Vehicle”,簡稱為“MHEV”)的發(fā)展需要電壓更高的車載電源系統(tǒng)來實現(xiàn)更高效的啟停、動力輔助以及能量回收功能。關于微混系統(tǒng)汽車下文還有更詳細介紹。
再次,在車載用電器總功率不變的情況下,提升電源系統(tǒng)電壓可以降低通過電線的電流,這樣使得采用更細的電線成為可能。更細的電線意味著線束體積將減少,為進一步降低整車質量,提升燃油經(jīng)濟性作出貢獻。
把車載電源系統(tǒng)升級為48V能夠在增加有限成本的情況下,顯著降低車輛的排放,讓新車可滿足歐盟2020年的排放標準,使該技術路線受到業(yè)內(nèi)各廠商的關注。
現(xiàn)在已經(jīng)批量推向市場的混合動力汽車,其上的電源系統(tǒng)大都超過100V,也未曾聽說因正常使用這些車型而觸電的案例?梢,48V電源系統(tǒng)通過采用合理的防護措施是可以保障使用者安全的。而且48V電壓遠低于100V,其上的安全防護措施制造成本也會更低,有利于降低搭載這項技術車型的價格。
● 在夾縫中生存的微混系統(tǒng)汽車
微混系統(tǒng)汽車主要是為了填補搭載啟停系統(tǒng)的傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車與混合動力汽車之間的狹小市場空白,其制造成本稍高于搭載啟停系統(tǒng)的傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車,遠低于混合動力汽車。
48V電源系統(tǒng)是微混系統(tǒng)汽車的基礎。微混系統(tǒng)汽車搭載了48V助力回收電機、電力轉換單元以及動力電池。在一些應用中還會保留12V電源系統(tǒng)來沿用12V用電器。48V系統(tǒng)與12V系統(tǒng)之間采用直流電壓轉換器進行電壓轉換,實現(xiàn)了用48V電源系統(tǒng)為12V電器設備供電。用戶可以繼續(xù)使用12V的設備,如點煙器、手機充電器等。
保留12V電源系統(tǒng)主要是出于成本上的考量。目前零部件供應商提供的大部分車載用電器都是基于12V電源系統(tǒng)設計的,要全面升級為48V電源系統(tǒng)必然涉及到大量重新設計和匹配工作,成本偏高。其次,對于乘員艙內(nèi)乘客經(jīng)常接觸的用電器,采用電壓更低的12V系統(tǒng)會比48V系統(tǒng)更安全,也無需對現(xiàn)有防護措施進行升級避免系統(tǒng)漏電或人員觸電等風險。
前面介紹了微混系統(tǒng)汽車的大體結構和成本效益比優(yōu)勢。那么究竟在實際使用上,微混系統(tǒng)汽車與帶啟停功能的傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車會有怎樣的區(qū)別呢?下面我們一起來了解下。
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