「48V」系统混合动力车的核心零部件及作用

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导读

混合动力汽车是一种新一代的新能源汽车，它利用传统内燃机和电机共同提供动力。这种汽车具有低排放、低油耗和高动力输出等优点。根据电机与传统内燃机功率之间的比例，混合动力汽车可以分为强混合动力、中混合动力和弱混合动力。

作为一种弱混合动力技术mHEV（mild hybrid electric vehicle），48V BRS（Boost Recuperation System）系统被认为是未来十年内性价比最高的新能源汽车技术解决方案。相较于传统的内燃机汽车，48V BRS系统主要增加了三个核心零部件：48V助力回收电机（BRM，Boost Recuperation Machine）、48V/12V直流功率转换器（PCU，Power Conversion Unit）和48V锂电池，从而实现起停、能量回收、加速助力、电动爬行等功能。

对于搭载第一代48V系统（电机通过皮带轮与发动机集成）的传统内燃机汽车来说，预计可达到812%的节油率提升。而搭载第二代48V系统（电机与变速箱集成）的传统内燃机汽车，预计节油率提升可达1219%。

一、48伏的由来

• 48伏是什么？

48伏指的是系统的额定直流电压，并非一直稳定在48伏。

根据LV148标准定义，48伏电池电压会随着剩余电池容量（SOC）的变化而变化。例如，在电池常温下，SOC从10％到100％时，开路电压会在32.5伏至49.8伏之间变化。

BRM电机的助力和能量回收模式也会导致48伏电压的上升或下降。当电池SOC较高时，进行充电时所需的电压通常会超过50伏。

直流电压并不是一条直线，而是存在波动。根据欧洲法规的规定，直流电压的波动部分的有效值（即去掉均值后的等效值）应小于电压均值的10％才能被认为是直流电压。

• 为什么选择48伏作为标准呢？

60伏是安全电压，考虑到上文提到的留出10％的余量，系统允许的最高电压为54伏。再考虑到电池自身电压的变化和能量回收模式导致的电压上升，还需要留出一定的余量，因此结果就是48伏。

48伏的命名可能还有一些历史原因。

关于48伏的关键零部件，典型的48V BRS电气网络连接图如下所示。除了BRM电机、直流转换器和48伏电池等主要零部件，市场上还有一些48V电气负载产品，如48V电动增压器、48V电动加热催化器等。这些产品对于48V系统的功能扩展和推广使用也起到积极的作用。

1）助力回收电机（BRM）：典型的助力回收电机如下图所示，它既可以用于发电，也可以为车辆提供前进动力，并且在48伏动力电池组的驱动下能够实现快速启动发动机。BRM通常采用爪极电机，用于替代传统的14伏发电机。

2）电力转换单元（PCU）：典型的电力转换单元如下图所示，它是双向直流/直流变换器，连接高压电力网络（<60伏）和12伏电力网络。电能可以从高压网络传输到低压网络，为14伏电力网络供电；也可以从低压网络传输到高压网络，为BRM的启动、助力和回收提供电力。

3）动力电池（48V battery）：典型的48V锂电池如下图所示，主要用于为BRM提供48V的电压，存储制动能量回收的能量，并在特定情况下为12伏电力网络提供能量。

近年来，环境污染日益加剧，雾霾天气肆虐，国家和地方政府迫切需要采取措施减少机动车辆排放污染、改善环境空气质量。国家制定了四阶段企业平均油耗要求，并出台了京六法规草案，这些措施将推动48V BRS系统在业务中的大规模普及。

48V系统的基本功能如下图所示，接下来将为大家介绍第一代48V系统技术的四大主要功能：滑行起停、能量回收、电机助力和纯电驱动（电爬行）。

1）滑行起停：当车辆在滑行过程中（松开油门踏板、制动踏板）时，发动机的动力被切断，使其熄火，并断开传动系统。这样做既可以节省燃料，又可以增加车辆的滑行距离。在车速较低或踩刹车时，通过BRM快速启动发动机并回收能量。

2）能量回收：当驾驶员制动车辆时，BRM通过发电扭矩来回收制动能量，并将其储存起来。

3）电机助力：当驾驶员需求的扭矩超过当前发动机可提供的扭矩上限时，BRM电机提供额外的扭矩/功率来助力加速。Boost（加速助力）模式可以提升车辆的加速性能，特别是对于涡轮增压发动机，在发动机转速较低时可以补偿发动机扭矩不足。

4）电爬行：电爬行是指在车辆低速行驶时，动力仅由电机提供，而不启动发动机。这可以在城市拥挤的道路上降低汽车的排放。目前，国内许多主机厂正在开发搭载48V系统的混合动力车辆。从2017年开始，这套低成本、节能减排的系统逐步进入人们的生活中。

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