给烧油车续命 奔驰奥迪入坑48V电气系统

文章来源:中国汽车消费网 点击数:84 发布时间:2017-12-22
从此前的新一代奥迪A8、A7,到新款奔驰S级、新一代CLS,关于这几款近期亮相的热门豪车,厂商和媒体提到的最多的一个关键词就是——48V电气系统。
给烧油车续命 奔驰奥迪入坑48V电气系统

从此前的新一代奥迪A8、A7,到新款奔驰S级、新一代CLS,关于这几款近期亮相的热门豪车,厂商和媒体提到的最多的一个关键词就是——48V电气系统。听起来这项技术与汽车灯光、行车电脑以及多媒体系统的配电有关,但又似乎没这么简单。而根据厂商的描述,这套系统能降低排放和油耗,似乎跟日系的混动技术有着相似的功能。48V电气系统究竟有什么魔力,能让奔驰、奥迪两位“业内大佬”相继入坑?面对新能源车逐渐崛起带来的强大压力,这项技术究竟能否给内燃机“续命”?今天我们就去一探究竟。

现在的汽车内燃机,我们打开机舱门可以看到侧面有很多大大小小的转轮和传动皮带,这当中只有一个轮子(与活塞相连)负责持续输出动力,其他的轮子背后带动的都是发动机的外围组件,散热用的水泵、润滑用的油泵、空调用的压缩机、机械增压发动机的增压器等等,只要车子发动这些外围组件就要吸收发动机的输出功率,同时制造更多的机械损耗,降低整机的燃效。

那么有人要问了,为什么传统的内燃机不能直接用电机驱动这些附件呢?原因也很简单:传统内燃机的配电系统只有12V,汽车启动时拧着钥匙不放都怕烧了启动电机,电压太小的情况下如果配备大功率电机必然导致电流增大,电流增大就意味着输入功率必然大量耗散在热功率上,不仅划不来,还有过热的风险。提高电压的目的与国家的高压输电网是同一个道理,目的就是降低大电流导致的热损耗。

48V电气系统实际上没有什么高深的原理,这套系统说白了就是针对传统内燃机进气彻底的电气化改造,动力系统的配电全部采用48V高电压,并大量使用高功率电机驱动水泵、油泵、增压器以及空调压缩机等外围组件,附件不再需要内燃机通过皮带直接驱动,也就不用吸收内燃机的输出功率,从而降低整机的机械损耗,同时提高性能极限。

除此之外,48V电气系统也可以配备一个高功率的电机直接参与驱动车桥,在发动机转速较低、扭矩输出较小时,电机可以作为辅助动力帮助车辆快速起步或者加速,有需要或者有条件的化,甚至可以在前后桥都配一个电机,从而实现电四驱,这就有点日系油电混动车的意思,不过电压没高到混动车的水平,电池容量也没那么大,通常称之为48V轻混系统,目前的高端车上一般与48V电气系统同时出现,但以后全面普及的话就不一定了。

以奔驰在新款S级和新一代CLS上使用的直列六缸发动机为例(没错,直六不再是BMW的代名词),这台代号为M256的发动机采用了最为彻底的48V电气化改造。

奔驰3.0T L6+9AT

首先是发动机附件,包括起动机、水泵、油泵、空调压缩机等全部采用电机驱动,不仅产热少、燃效高,同时结构也更紧凑,机械损耗更少,同样是直列六缸的布局,其发动机长度比宝马的B58发动机有明显缩短。

然后是增压器部分,奔驰M256发动机在传统废气涡轮增压器的基础上加装了一个电子涡轮增压器。在发动机处于中低转速时,废气压力不足,废气涡轮增压器转速偏低,进气压力不够,效果差、迟滞明显,这时候电子涡轮就可以直接带动涡轮叶片,给发动机进气增压,且增压效果不受发动机转速影响,直接由电机的输出功率决定。很显然,这种高功率、高转速的电子增压器,传统的配电系统是不可能带的起来的。

最后是48V轻混部分,奔驰M256发动机还配备了一个用48V配电系统供电的ISA电机,这个电机装在发动机与变速箱之间,除了负责发动机的启动和能量回收外,还可以直接参与驱动动力轴,在起步和急加速时,辅助发动机驱动车桥,让车子的反应更加迅速。当然了,相比之前的低电压起动机,这个电机启动发动机也更迅猛,不会有传统汽车启动时的“突突突...”的奇怪声音,自动/启停系统的工作效率也更高。车子进行刹车、下坡动作时,这台电机又扮演起发电机的角色,吸收动力轴的动力为电池充电,实现能量回收。

奥迪A8在动力总成的48V电气化要稍稍落后奔驰,但奥迪采用的AI主动悬架系统在底盘上扳回一局。它主要包括了四轮主动转向、主动防倾杆和提升侧碰被动安全性等几项技术,这些技术的背后是48V电压系统奠定的基础。

A8的四个车轮都配备了电动执行器,当车辆急速过弯或面对减速带、沟坎、井盖时,四个悬架所受压力不同,执行器可以对单独车轮施加扭转刚度,保证驾驶舱内的平稳性。此外还有四轮转向、电动防倾杆以及Level 3级别自动驾驶功能,这些都需要大电压配电系统支持,也是奥迪A8领先奔驰S级的地方。

●总结:

研究显示,传统内燃机的48V电气化改造可以实现10%-15%的燃效提升,但硬件成本只增加5%,且随着技术逐渐成熟和产业化、规模化,这个数值还会持续降低,可以说,48V电气系统崛起与普及将带动传动内燃机汽车全面进入5L/100km低油耗时代。而对车企来说,面对日益严苛的排放政策要求以及日系混动车带来的强大压力,48V电气系统是德系车企做出的一次有力回击。虽然暂时我们还不能在20万以下的家用车上看到这套系统,但相信这项技术的全面普及也就是未来三五年的事儿,只是在20万以下的车上,这套系统可能不会像奔驰和奥迪这样做的如此彻底,有所阉割才能拉开定位。