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【图文】梅赛德斯-奔驰的微混动力 48V电机系统解析

发布时间:2019-03-18 阅读次数:4997

近几年来,一种新的系统变得普及起来,以梅赛德斯-为代表的德国纷纷将其引入旗下的主力车型,这种系统就是48V电机系统。

梅赛德斯-已经在S级、CLS级、C级等车型上引入了这套系统,国产的梅赛德斯-C260L运动轿车和C260运动轿车也装备了这套系统,未来更是会推广到所有车型。

那么,48V电机系统到底是做什么用的?它是如何发展来的?它的主要特色是什么?未来前景如何?在理解48V电机系统之前,我们要讲一个概念:Mildhybrid,可以翻译成弱混或者微混,与之对应的就是像那样的传统,即可提供一定纯电动续航的强/中混、插混车型,48V电机系统正是当前最主流的微混系统。 它使用的电池组容量较低,电机也不高,通常只有十数千瓦,但这套系统可以让在一些工况下不启动,比如滑行、和停止时,也能利用过程以充电方式回收动能。

在2009年发布的S400Hybrid也是一款微混车型,它也是最早采用锂离子电池组的型,虽然以升为动力,但综合仅有升。 不过,这款车的微混系统并非48V电机系统,它的三相电机采用120V电压,还需经过直流-直流转换器变成12V电才能为大部分车载电器供电。 可见,弱混能起到降低的作用。 其实,最早的弱混还用到了42V系统(以为代表),最早可追溯到1990年,并形成了一些标准,还在2000年左右投放市场。

直到2011年6月,、、、联合推出48V系统,同年发布了48V技术规范LV148,48V系统才演变为主流,之后,、、等也加入进来。

48V电机系统的实际组成件主要包括直接/直流转换器、逆变器(直流/交流转换器)、48V电池组、电机/等零部件,目前主要的供应商有博世、、舍弗勒、江森自控、德尔福等。

下图是德尔福的48V电机系统的结构示意图,可以看出是采用48V总线与传统12V总线共存的技术方案。 为什么要推出48V电机系统呢?前面已经说过,这套微混系统确实能起到降低的作用。

由于欧洲将在2021年公布下一轮排放指标,肯定比现在更严格,预计只有大量销售纯电动和混动车型才能满足,所以必须转向。

更重要的是,48V系统不需要较大成本的高压线路防护,因而绕开了高压混动系统(200-600V)最为讨厌的电气安全难题,从而降低了系统成本。 可以说,48V电机系统是当前市场性价比最高的降技术方案。

据有关统计,装备一套48V电机系统会带来800-1000美元的成本增量,但相比同样动力、排放水准的柴油车型,48V电机系统可以让整车的实际成本降低600-1000美元。 只是由于锂离子电池组的容量较低,所匹配的电动机的也不高,这套系统不能单独驱动,也就是无法提供纯电动行驶能力。

48V电机系统的主要部件是电机/与电池组,在降成本方面也有一些成果。

比如博世开发的48V锂离子电池组,可以不需要主动,并且只需要塑料封盖就行,而不需要一般电池组所使用的金属封盖。 博世是许多车企的主要供应商。

下面回到梅赛德斯-车上的48V电机系统,目前它已经用在了C200、C260、CLS350、CLS450、GLE450、S450、S500和-ACLS53、GT53、E53等车型上。 在2018款上,它与升直六一起构成微混系统,可以用48V系统为电子涡轮、油泵、气泵、、水泵、启动电机等提供动力。

由于ISG的存在,像水泵、这样较大的设备可以由ISG驱动,而不像普通车辆那样必须依靠的运转,这样的话,可延长车辆停止时(如等红灯)停止运转的时长,从而降低整车能耗。

ISG较大的也能让再启动时更加快速,令人觉得启动时更安静、平顺。 另外,当电池组充电足够时,在下坡路段,或判断需停止前就能关闭,也就是实现了滑行模式。

48V电机系统的存在,还有一个好处就是可以将怠速转速调得更低一些,在上最低只有520转/分,而一般车辆是600-800转/分。

怠速转速低至少有两个好处,一是消耗的燃油更少,二是车辆的震动更轻微,令人觉得更舒适。

另外,48V电机系统令S500以直六获得了堪比V8的动力水平,百公里加速只需秒。 据官方数据,这套系统相比它所取代的升双V8,燃油效率增加了22%。 不过,在梅赛德斯-C260L运动轿车和C260运动轿车上使用的48V电机系统是依托RSG构建的,也就是以带传动的大启动电机/为基础,但它所带来的好处与在上基本相同。

由于其装备的新款升直四采用的是双涡流技术,因此也没有装备电子,但整车动力水平仍然处于同级别领先地位。

与前面一样,48V电机系统也为带来了“行驶静、启动加速顺、省”的三大优势。

“静”是因为电机更大,它可以在一些情况下代替供能给车载电器,可以让完全关闭,从而像一样安静;“顺”是因为大电机可以更轻松、快速地启动,在冷启动、启停、加速时都会更轻快,而匹配的9挡也令动力传输更平顺;“省”是因为微混系统可以更合理地利用的运转,在比较费油的冷启动、低速阶段依靠电机辅助。 面对更加严格的排放规定,为追求更经济的,再加上对于制造成本的考量,众多车企转向了48V电机系统。 可以说,这种微混的油电混动是当前最主要的发展趋势。

据德国集团的预估,48V电机系统将在未来几年内快速发展,在2020年占有全部市场份额的4%,而在2030年更是能达到22%的份额。 事实上,曾经被欧洲追捧的柴油动力已经在转向以48V电机系统为代表的微混动力,也将全面采用这套行之有效的动力系统。

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