涨姿势,手把手教你读懂轻混动!

摘要: 轻混动技术趋势及优势深度解析

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文:Kimi

随着第四阶段能耗标准实施的日益临近,有效的降低油耗和排放成为各大汽车厂商的首要任务,而重混车型、纯电动车型在研发成本和市场方面的压力又让汽车厂商们在产品盈利方面望洋兴叹。在法规和市场的双重压力下,各大厂商迫切需要找到技术突破口。



在电控技术快速发展的当下,以博世、德尔福、法雷奥、大陆为代表,且与汽车厂商们有着密切合作的供应商们给出了他们对现阶段有效改善能耗方面的解决方案—48V轻混动。48V虽然不是近几年才有的概念,但是作为轻混动的技术是近几年才被深度挖掘出来。目前奥迪、奔驰、大众等德系品牌都是这项技术的拥趸,即将上市的新奔驰S级和新高尔夫GTI将会应用48V轻混系统,奥迪则已经将48V电气系统量产在了SQ7和A8上。



什么是48V的核心技术?


目前48V轻混动系统的核心部件主要为48V的启动电机、用于储存回收能量的锂离子电池组、用于48V与12V电压之间转化的电压控制器(DC/DC)。48V的核心技术在于:相比传统12V,由于电池电压输出的升高,降低了线路损耗,同时电压的升高也可以有效改善起停电机、空调压缩机、冷却水泵等系统的工作时间,让发动机在停车状态最大限度不参与工作;其次是48V的电压更能满足锂电池快速实现能量回收的要求,而回收的能量可用于辅助驱动等,降低发动机负载,从而实现了降油耗和排放的作用。



48V轻混动在降能耗方面的效果显著,从几大供应商巨头给出的数据来看,即将陆续量产的第二代48V轻混动系统可以降低15~20%的能耗和排放,这让目前行业内甚至形成一种认知:未来五年,得48V轻混动者得天下。但是既然轻混动的核心源于升压,那么48V就一定是目前轻混动的最优解决方案吗?答案显然是否定的,通用在凯迪拉克XT5上就给出了它们在轻混动方面的解决方案—90V轻混动。



通用的90V轻混动相比于48V有哪些优势?


通用的90V轻混动实际上来说, 与主流的48V的轻混动电器架构是相似的,主流的48V采用的电器架构是轻混动系统采用独立的48V电压,常规电器元件采用的12V电压策略,而通用的90V采用也是常规电器元件采用的12V电压, 轻混动系统采用独立的90V电压策略,电压的转换通过集成的BPIM(交直流转换器)来实现。两者差别主要是在于轻混动系统所采用的电压、电控以及对驱动的辅助介入程度不同。但就是这些差别,让通用这套90V轻混动展现了在动力加速性、平顺性以及油耗方面的优势,我们可以拿目前搭载于XT5的轻混动系统来解读。



首先是在降低能耗方面。XT5的轻混动系统将电压提升到90V之后,电能在整个轻混动系统的线路传输中的损耗会更小,减少了能量的损失。而且在升压后可以让能量回收系统更快的给锂电池充电,相比奥迪A8等车型的48V能量回收,XT5轻混动系统的能量回收系统可以更多的回收制动以及减速时产生的能量,而回收的能量则可以用于驱动的辅助(降低发动机负载,提高发动机效率)、优化起停时间,以及为空调压缩机、电子水泵、真空泵、启动电机提供电量,尽可能的让发动机降低发动机负载,从而实现了降低整车油耗的目的。



其次是在对驾驶平顺性以及动力性能的改善。XT5的轻混动系统中包含了一个叫MGU的集成了发动机和电动机功能的电机(与BSG类似),与发动机之间采用皮带连接,可单独用于驱动车辆,也可以由发动机带动和能量回收系统驱动时给锂电池组充电。所以这组电机就可以深度的介入到驱动中去,在停车启停系统工作阶段,车辆启动短时间内是由电动机作为主驱动,可以让启停响应更快,同时变速箱的液力变矩器也可以驱动缓冲左右,这样的设计比目前部分48V采用的ISG(集成起停)电机直接驱动输入轴的启动震动更小,启动也会更平顺。而且在高速驾驶减速瞬间收油门时,电机还能参与平顺扭矩,让减速过程变的更平顺。在加速过程中电机还可以参与辅助驱动,提供额外的49N·m的扭矩,很好的提升了整车的动力加速性能。



最后,深度的参与驱动辅助以及集成化的电器元件让XT5的轻混动系统更具新能源车的属性。我们都知道重混HEV车型的核心本质是让发动机规避高负载运转区间,尽可能的维持在高效率区间运转,同时充分进行减速的能量回收, 而XT5的90V轻混动系统在车辆起步、加速过程中都参与了驱动来降低发动机负载,在匀速行驶时能被充电,在减速阶段能进行能量回收,这与重混HEV车型的工作模式很接近,属于典型的新能源车属性。同时通用为了解决升压后的电压(超过60V的安全电压设备就要需要电压保护措施)保护和模块化设计,对控制元件进行了集成化设计,比如交直流转换器、电机等,电器架构和高压线束排布都继承了凯迪拉克CT6 plug-in 的优点。

 

而目前一些量产车型的48V混动系统仅仅只能是让回收的能量用于为电子电器元件供电,比如奥迪SQ7只是为电动防倾杆、电子助力转向供电等,而且因为储备能量不够,对驾驶辅助的介入不深,新能源属性不明显,对能耗和排放的改善效果不佳。也因此48V系统供应商们都在针对这个痛点在第二代系统上进行优化。



综述


全新上市的凯迪拉克XT5轻混动车型,正是因为搭载了智能轻混动系统以及9AT变速箱的加持,让它的百公里油耗将至7.9L,平顺性也得到了极大提升。目前90V轻混动已经成为了凯迪拉克在普及新能源车之前的一种高效解决方案。面对瞬息万变的中级豪华SUV市场战局和严苛的排放标准, 凯迪拉克在XT5仅上市一年多之际就推出了轻混动车型, 这也某种意义上体现了凯迪拉克对市场环境变化的迅速响应和通用在新能源领域的深厚技术储备。


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