48V轻混系统的应用与发展

李永钧

（上海市）

目前全世界汽车行业正在经历一场前所未有的能源变革，世界各地的主机厂必须拿出先进的技术来应对严苛的排放标准。以我国为例，要求在2020年新车的平均油耗不超过5 L/100 km，并满足“双积分”管理办法的相关技术要求，这些成为各大传统汽车厂商的棘手问题。无论是从技术发展还是市场角度来看，纯电动车都将成为未来发展的趋势，但短时间内全部转型生产纯电动车型是不切实际的。就目前来看，成本较低且能在一定程度上降低能耗的48V轻混系统是传统车企转型过程中的最佳解决方案。文章对48V轻混系统进行了相关介绍。

1 48V轻混系统的概念

48V轻混系统就是相当于在一辆传统燃油车上增加上了一个电压为48V的电池与电动机，以能量小于1 kW·h电量的功率型锂离子电池替代传统的铅酸电池，用BSG电动机替代传统的起动电动机和发电机。

在世界汽车行业中，绝大多数从业者习惯把丰田、福特、通用这类厂家的混合动力技术称为广义混合动力技术，像自动启停这种仅需48V电压就可以带动的技术称为轻混系统技术。48V混合动力的基本原理与广义混合动力技术一样，都是通过电动机与内燃机并联运行，以提供额外的驱动力，同时兼具动能回收功能。但不同的是：48V混合动力相比广义混合动力技术占地更小、质量更轻、成本更低，同时在布置上也更加容易，具有更好的节油效果和更强的功能性，还能够在起步和超车的时候，为车辆提供辅助动力，减轻了发动机的瞬时高负荷冲击。

48V轻混系统的电池充电电压最高为56V，属于安全电压范围，也就是说，对48V电压不需要采取额外的安全防护措施。相比高压混动系统而言，其成本更低，却可以达到高压混动系统（电池电压＞100V）的大部分节能效果。按照现有的混动系统测算，48V轻混系统成本仅占高压混动系统成本的30%，而能达到高压混动系统70%的节能效果。在系统匹配方面，48V轻混系统无需进行大幅设计更改即可配套。与高压系统相比，其在降低匹配难度的同时也降低了成本和整机质量。

48V轻混系统可以将传统发动机上的高负载附件（空调压缩机、冷却水泵及真空泵等）电动化，从而大幅度降低发动机的负荷。即使在发动机关闭的情况下，这些设备通过48V电动机系统也能正常工作，并且可以支持更大功率的车载设备。将车载电器工作电压提升到48V，可以进一步降低电量的日常损耗，同时可以减小线束外径。另外，48V系统的电动机高度集成，电池对热管理、寿命等的要求也比较高，因此开拓48V市场将有利于拉动零部件业结构升级，向高附加值方向发展。

2 48V轻混系统的应用

鉴于48V轻混系统良好的市场前景，国内车企积极展开了布局，目前，从轿车到MPV再到SUV，从自主品牌到豪华品牌均有涉及。2018年北京车展中5款比较有代表性的轻混车型如下。

1）广汽本田全新雅阁锐·混动版。新雅阁锐·混动版的动力系统采用Honda FUNTEC环保科技的最新成果——新一代i-MMD双电动机混合动力系统，由2.0 L自吸式发动机和双电动机组成，并配备了全新的IPU智能动力单元，集节油与驾控于一体，实现电动机与发动机间的协同与独立运作间的完美转换，其中锐酷版油耗只有4.2 L/100 km。

2）奥迪A6轻混版。奥迪全新A6全系标配第2代48V混动技术，使油耗降低0.7 L/100 km，提供2.0T和3.0T汽油版2种动力，其中3.0TV6发动机最大功率为250 kW，峰值转矩为500 N·m，匹配8速自动变速箱和quattro四驱系统。奥迪A6在加载48V轻混系统后，通过更高效的电动机让启动更迅速，减少了发动机的振动，而且起动电动机直连曲轴，直接带动汽车缓缓起步，包括ABS、ESP和车内电器系统的反应更加敏捷高效。

3）新奔驰C级48V轻混版。新奔驰C级48V轻混版新增了1.5T发动机＋48V轻混的新车型，在该动力系统系统中，1.5T发动机的最大功率为135 kW，最大转矩为280 N·m，48V轻混系统集成式电动机的最大功率为10 kW，最大转矩为160 N·m。在该轻混动力系统的加持下，搭载这套混动系统的新款C级车在100 km油耗方面有显著降低。

4）福美来轻混版。福美来新增了一款1.2T+48V轻混动力车型，其采用1.2TGDI+6MT+48V轻混的配置，发动机最大功率为114 kW，峰值转矩为247 N·m，电动机功率为11.5 kW，转矩为50 N·m，电池容量为8 A·h，综合油耗达到5.1 L/100 km。

5）全新博瑞GE。吉利全新博瑞GE推出了搭载48V轻混系统的车型（MHEV），其节油性能相对可以提升15%，综合油耗仅为5.8 L/100 km。

3 48V轻混系统的发展趋势

虽然48V作为一种汽车节能技术路线被写进《中国制造2025》，但后续没有更多鼓励政策出台。相比广义混合动力技术，48V轻混系统在很多国家和地区还不被视为“混合动力技术”，无法享受福利性政策和补贴。比如在中国汽车市场中，由于48V轻混系统无法进入新能源目录，自然也没办法享受新能源汽车牌照等方面的优惠措施。这也导致这类技术目前仅实装在一些中高端豪华车型上来降低一定的油耗，而在中低端车型上，由于成本的增加，其并不能受到太多消费者的认可。另外，48V总成产品开发难度较大，目前国内零部件企业在动力总成开发方面能力还非常薄弱，只能开发相关零部件，规模推广受阻。此外，48V轻混系统的缺点在于：电压的升高会对电磁兼容的要求更高；48V电压下会存在电弧隐患，需要进行安全处理。所以，虽然目前很多主机厂开始布局48V轻混系统的车型，但大多数车企的量产还没有启动，最终量产也都指向了2020年。

但是，汽车巨头们都不约而同地选择了48V轻混系统，说明其本身具有许多让人难以拒绝的优点。在低成本的情况下，实现大幅度的节能与减排是降低整车油耗的最佳选择。2018年是窗口期，技术储备基本已完成，市场还需一个触发点，随着“双积分”政策的实施，车企或将更有紧迫感，48V轻混系统的量产速度将加快，2年内市场会迅速爆发；2020年，48V轻混系统在欧洲市场将成为标配，中国的需求更大，有可能后来居上。随着我国成为世界最具活力的汽车市场，全球汽车行业更关注中国的市场走向，48V轻混系统也将是“风景中国更好”。据透露，2018年不少车企正在积极筹备48V车型的量产。有研究机构预估，2025年48V轻混系统装车量将达到1 100万辆，将会占所有车型的一半以上，具有巨大的市场潜力。不过，也有业内人士认为，48V轻混系统前景还存在不确定因素。目前车企还是将更多精力放在电动汽车的研发上，一旦电动汽车销量达到预期、“双积分”达标不成问题，车企对48V轻混系统的兴趣将会变淡。因此，未来48V轻混系统市场的发展还是要看电动汽车的前景，如果电动汽车销量不尽如人意，48V轻混系统或将有美好的明天。

4 结论

从本质来讲，48V混动系统是一种低成本混动方案，节能效果介于高压混动和传统汽车之间。它在节油和成本之间的平衡相对做得更好，无需为它付出很高的成本，但却能节约相当可观的燃油费用，而且48V混动系统让混动汽车尽量保留传统汽车的结构，不会降低驾驶体验。当然，48V混动系统给电动机的设计和工艺带来一定的挑战，但因为只是发动机的补充，高、低速的矛盾相对没有那么突出，总的来说设计难度是略小于主驱电动机的。

就目前而言，尽可能地降低成本是48V系统普及的关键因素。为了确保国家燃油排放标准的实现，中国汽车工业协会也对配套企业提出了要求：每套48V混动技术模块的成本不能超过5 000元。国家工信部计划到2020年将当年生产的乘用车平均油耗目标降低到5 L/100 km，而2016年7月公布的数据显示，目前我国乘用车燃料实际消耗平均值为7.97 L/100 km，这样看来，到2020年需要实现油耗在现有基础上降低30%～40%。随着技术的发展，在提高节油率的基础上逐步降低系统成本，燃油车标配48V轻混系统将成为可能。