剖析混合動力汽車48V技術方案

油電混合動力汽車是由傳統內燃機和電機共同提供動力來源的新一代新能源汽車，具有低排放、低油耗、高動力輸出等優點。根據電機與傳統內燃機的功率比例，可分為強混，中混和弱混。

48V BRS(Boost recuperation system)系統作為弱混技術mHEV(mild hybrid electric vehicle )的一種，將是未來十年內性價比最高的新能源汽車技術解決方案。48V BRS系統相比傳統內燃機汽車主要新增48V 助力回收電機(BRM， Boost Recuperation Machine)，48V/12V直流功率轉換器(PCU，Power Conversion Unit)和48V鋰電池三個核心零部件，具有起停、能量回收、加速助力、電動爬行等功能。傳統內燃機汽車，搭載第一代48V系統(電機通過皮帶輪與發動機集成)節油率8~12%，搭載第二代48V系統(電機與變速箱集成)預計節油率12~19%。

一、48伏的由來

1)48伏是什么

48伏是指系統額定直流電壓，并非永遠穩定在48V;根據LV148定義如下圖所示：

48伏電池電壓會隨著SOC(剩余電池容量)的變化而變化，例如電池常溫下SOC從10%到100%，開路電壓為32.5V～49.8V;

BRM電機的助力、能量回收模式也會導致48V的電壓上升或者下降，當電池SOC較高時，給電池充電，需要的電壓往往都會高于50V;

直流電壓不是一根直線，是存在波動的，關于直流電壓允許的波動，歐洲的法規規定波動部分的有效值(即去掉均值后的等效值)要小于電壓均值的10%，才算作直流電壓;

2)為什么是48V

60V是安全電壓，根據上文提到留出10%的余量，系統允許工作的最高電壓就是54V，再考慮1)中提到的電池自身電壓變化和能量回收模式會使電壓抬升，再留一定的余量就變成48V了。

48V名稱由來也可能還有一些歷史原因。

二、48伏關鍵零部件簡介

48V BRS電氣網絡典型連接圖如下。除了BRM電機、直流轉換器、48伏電池等主要零部件外，市面上48V電氣負載概念產品也屢見不鮮，如48V電動增壓器、48V電動加熱催化器等，對48V系統的功能擴展以及推廣使用也具有積極作用。

1)助力回收電機(BRM)

典型助力回收電機如下圖所示，既可以用來發電，也可以助力為車輛提供前進動力，甚至還能在48伏動力電池組驅動下快速起動發動機。BRM一般選用爪極電機，汽車上替代傳統14伏發電機。

2)電力轉換單元(PCU)

典型電力轉換單元如下圖所示，雙向DC/DC變換器在48V助力回收系統中連接高壓網絡(《60V)和12伏網絡。能量可以從高壓網絡向低壓網絡傳輸，對14伏網絡供電;也可以從低壓網絡向高壓網絡傳輸，為BRM起動、助力、回收供電。

3)動力電池(48V battery)

典型48V鋰電池如下圖所示，主要用于為BRM提供48V電壓，制動能量回收存儲能量，特定情況下為12伏電氣網絡提供能量。

三、48伏系統收益

近些年環境污染加劇、霧霾天肆虐，國家和地方政府對減少機動車排放污染和改善環境空氣質量迫在眉睫，國家四階段企業平均油耗要求、京六法規草案的出現，將會助推48V BRS系統業務的大規模普及。

48V系統基本功能如下圖所示，下文為大家介紹第一代48V系統技術四大主要功能：滑行起停、能量回收、電機助力及電爬行(純電驅動)。

1)滑行起停

車輛在滑行過程中(松開油門踏板、制動踏板)切斷發動機動力使其熄火、斷開傳動系統，既能節省燃料又能增加車輛滑行距離;在車速較低或者踩剎車時，通過BRM快速起動發動機、回收能量

2)能量回收

當駕駛員制動車輛時，BRM通過發電扭矩回收制動能儲存能量。

3)電機助力

當駕駛員的需求扭矩超出當前發動機可提供的扭矩上限時，BRM電機提供額外的扭矩/功率用于加速助力。Boost，即加速助力模式可提升車輛加速性能，尤其渦輪增壓發動機，當發動機轉速較低時補償發動機扭矩不足。

4)電爬行

電爬行，即在車輛低速行駛動力僅由電機提供，不起動發動機。可在城市擁擠道路下，降低汽車排放。

目前國內已經多有多家主機廠正在開發搭載48V系統的混合動力車輛，預計最早從2017年開始陸續上市，這套低成本節能減排系統會逐步走入大家的生活。