质用车:有用or鸡肋 48V轻混你了解多少?
随着新能源时代到来,汽车的动力形式可谓是百花齐放,除了传统的燃油车,油电混动、插电混动、增程式以及纯电车型早已屡见不鲜,为消费者提供了更多的选择。其中,48V轻混系统的“存在感”应该是最低的,由于很多人都不了解它的工作原理,因此还被冠以了“鸡肋”的标签。然而,被人们选择性忽视的48V轻混系统真的就那么一文不值?接下来我们就通过不同维度来了解一下48V轻混系统,看看它究竟是有用的升级还是没用的噱头。
一、什么是48V轻混系统?
1、48V轻混系统的由来
上世纪初,汽车开始引入并逐渐普及蓄电池,当时的电池标准电压是6V。后来,随着汽车产品不断优化,6V系统已经不再能满足用电需求,于是便引入了12V系统。1988年,SAE(美国汽车工程师学会)曾提议将汽车标准电压提升至42V,但是响应者寥寥,最终不了了之。直到2011年,Audi、BMW、Daimler、Porsche、Volkswagen才联合推出48V轻混系统,不仅为了满足日益增长的车载用电需求,同时也是为了应对日益严苛的排放法规。至于为什么选择以48V为标准电压,主要是因为60V为安全电压分割线,低于60V的电压都不需要采取额外安全防护措施,而48V电池的充电电压最高为56V,已经非常接近60V,即48V电池电压就可以理解为是安全电压下的最高电压等级。
2、48V轻混系统和传统油电混动系统的区别
48V轻混系统和油电混动系统实际上都是在传统燃油车的基础上进行改进,只是前者的结构相对更加简单,并且功能也比较单一。简单来说,48V轻混系统搭载的电机,主要是保证车辆转向机、起动机、空调等设备在熄火状态下仍能正常工作,因为无法直接驱动车辆,所以被称之为“轻混”。
油电混动系统可以浅显地理解为拥有两套动力系统,即燃油机和电动机,两个部分都能为车辆提供动力。一般来说,油电混动系统的驱动电机功率要远高于48V轻混系统电机,可以在起步或低速行驶时独立驱动车辆,而在高速或者急加速时也能与发动机共同协作,使车辆获得更加出色的动力表现。正因如此,油电混动系统的结构要更加复杂一些,而优点自然也十分明显,那就是燃油经济性表现远优于48V轻混系统。
二、48V轻混系统的5种构型
从构型角度看,48V轻混系统与深度混合动力系统其实并无本质差异,理念基本相同。48V轻混系统主要是由电机、动力电池组、电压控制器(DC-DC转换器)三大核心部件组成,而电机又细分为BSG电机和ISG电机。不过,在48V轻混系统中,无论是BSG电机还是ISG电机,都只能实现弱混,电机主要是用来回收发动机能量并提供额外辅助的动力系统,并不能单独驱动汽车。
严格来说,48V轻混系统并不算纯正意义上的油电混动系统,不过从宏观角度来看,48V轻混系统和油电混动系统在技术上都是互通的。根据电机相对于传统动力系统的位置,可以把混动方案分为五大构型,分别以P0、P1、P2、P3、P4命名。
1、P0
P0是最简单的混动设计方案,目前绝大部分车型使用的48V轻混系统,都采用的是这种构型。传统的12V发电机和启动马达被48V集成式启动发电一体机取代,另外系统还可以将制动过程中的动能高效地转换为电能,并存储在电池中。BSG电机属于皮带驱动式电机,通过皮带与发动机连接,由于BSG电机是通过串联的方式将动力传递给车轮,所以电机并不能单独驱动汽车,无法实现纯电行驶。
2、P1
ISG电机位于发动机曲轴端,介于发动机和变速箱之间,发动机的曲轴就相当于是电机的转子。这种电机既可以充当“驱动器”,同时又可以当作“发电机”,优点是电机工作效率得到提升,但缺点是会影响车辆动力总成的基础架构,制造成本较高。奔驰在2017年成为第一家采用集成式起动发电一体机(ISG)的汽车制造商,随着技术更迭,奔驰现在采用的ISG电机已经是升级后的产品,例如全新奔驰GLC搭载的就是第二代ISG启动/发电一体机。ISG电机无论是发电、启动还是辅助驱动,都有着更加合理且高效的表现,而且其在结构上也与混合动力、插电混合动力系统相同,功能扩展能力较强。不过,由于ISG电机的集成度高,所以出现故障后的维修成本自然也就比BSG电机更高。
3、P2
在P2构型中,电机可以侧接在变速器上,通过皮带连接;另外也可以集成在变速器上,通过齿轮啮合连接。P2构型相较于P0和P1构型,最重要的区别在于电机可以与发动机脱开断链。由于发动机与电机可以脱开,所以在制动或滑行能量回收的过程中,发动机可以关闭停机,通过减少反拖损失来提高回收能量,从而提升系统的能量利用效率。目前,市面上采用P2构型48V轻混系统的车型并不多,坦克300算是比较典型的,其搭载的就是P2前轴电机。
4、P3
P3构型是将电机集成在变速箱的输出轴上,这样带来了两个较为明显的优点,电机到车轮端的传动链更短,可以提升纯电驱动、制动能量回收效率;在变速箱换挡过程中,电机可以进行轮端输出扭矩补偿,从而减小轮端扭矩波动,提升舒适性和车辆动态响应特性。与P0、P1、P2构型不同的是,由于P3电机不能实现启动发动机的功能,因此P3构型一般都采用双电机,即P0+P3方案,可以理解为是“P0构型升级版”。不过,由于采用了双电机系统,所以P3构型的48V轻混系统成本相对较高,而且驱动电机集成在变速箱输出轴上,对系统集成、变速箱控制要求都很高。比亚迪DM-p就是典型的P0+P3方案,只不过它并不是48V轻混系统,为了追求更高的效率以及性价比,它已经进阶为混合动力系统。
5、P4
对于前驱车型而言,P4构型一般是在车辆的后轴上增加一个48V电驱动桥,该设计方案与P3构型较为类似,一般也采用双电机构型,即P0+P4方案。它拥有与P3构型相同的优势,制动回收及电驱动传动链短,效率高;双电机系统可以实现串联行驶等功能。由于P4构型的电动机需要集成在后驱动桥上,因此需要增加额外的减速器,这也使得P4方案的使用成本是这几个构型中最高的。所以,P4架构大多应用于插电式混合动力车型,而且跑车用的比较多,例如保时捷918 Spyder、讴歌NSX以及宝马i8等。
三、48V轻混系统的优缺点
优点
1、电动机加持,减轻发动机负担
虽然48V轻混系统的电池容量很小,电机功率也不大,无法单独驱动车辆,但是该系统仍然可以在车辆起步或急加速时辅助发动机,从而减少发动机的负担。众所周知,现如今汽车搭载的用电设备非常多,而发电机则需要发动机带动发电。48V轻混系统的存在可以直接解决不少车辆设备的用电问题,这在一定程度上也能分担发动机的工作压力。
2、减少排放,更加环保
基于48V轻混系统,通过电动机的辅助,在汽车启动和低速行驶时可以减轻汽油发动机的负荷,从而减少尾气排放。据统计,使用48V轻混系统的汽车相较搭载传统汽油发动机的车型,二氧化碳排放量可以降低约10%至15%。虽然效果并不明显,但是积少成多,对于环境保护和减少空气污染仍然具有重要意义。
3、电压更高,能够带动更大功率的用电设备
在过去,车载用电设备数量很少,主要就是车灯、雨刮器以及收音机等。现如今,随着科技快速发展,汽车的用电设备也越来越多,传统的液压转向助力泵、散热器冷却风扇、冷却液循环水泵等,基本都已经被电机取代。此外,科技及舒适性配置也是“用电大户”,例如液晶仪表、中控屏、座椅加热/通风以及车载电源等。因此,传统的12V平台在面对这一系列用电设备时,就会显得非常吃力,甚至无法满足需求。相比之下,48V轻混系统拥有更大容量的电池,并且电压也有提升,不仅能够满足车载设备的用电需求,而且兼容性也更好。
缺点
1、节油效果不明显
由于48V轻混系统只能在起步或急加速时给发动机提供短暂的支持,电动机本身并不具备独立驱动车辆行驶的能力,所以节油效果十分有限。不过,虽然48V轻混系统的燃油经济性表现无法和油电混合车型相媲美,但是相较传统的燃油车型肯定还是具备一定优势,因此要辩证地看待这个问题。
2、存在可靠性问题
48V轻混系统在刚上市时确实受到了不少消费者的关注,不过随着时间的流逝,网上有关于其质量差、工作不稳定的吐槽越来越多。客观来说,虽然48V轻混系统的结构并不复杂,但毕竟也是增加了控制单元、电池以及电机等核心部件。综合目前的市场反馈来看,48V轻混系统在质量可靠性方面确实尚存在优化空间。
3、养护维修成本问题
目前,市面上搭载48V轻混系统的车型售价普遍要比传统燃油车更贵,虽然48V轻混系统有着诸多优点,但是能否抵得上这个差价,确实并不好说。况且,在如今汽车市场的降价风潮中,相同差价甚至已经可以买到真正的油电混动车型,因此48V轻混系统的性价比就显得并不高了。另外,48V轻混系统一旦出现问题,那么后期高昂的维修成本也需要消费者充分考虑,尤其是一些豪华品牌使用的48V轻混系统,维修及换件价格都非常高。
总结:
综上所述,48V轻混系统相较传统燃油发动机确实具备一定优势,因此肯定算不上“鸡肋”。不过,其也并非尽善尽美,同样存在缺点和问题,需要谨慎对待。在我看来,48V轻混系统的存在意义其实就是为了提升用车体验,如果单纯只是想要更省油,那么油电混动车型无疑会是更好的选择。毕竟按照国内的政策法规要求,48V轻混系统并不能上绿牌,因此确实很难吸引消费者的目光。