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国内首个自主知识产权的48V弱混系统电控系统,

时间:2019-09-09 15:07来源:澳门24小时娛乐在线
根据2020年即将实施的国家第四阶段油耗法规的要求,到2020年,我国市场上销售的乘用车油耗需要再下降30%,达到百公里5L。这一要求单纯通过对发动机和变速箱进行技术升级已经很难实

根据2020年即将实施的国家第四阶段油耗法规的要求,到2020年,我国市场上销售的乘用车油耗需要再下降30%,达到百公里5L。这一要求单纯通过对发动机和变速箱进行技术升级已经很难实现,必须结合混合动力技术。

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">根据2020年即将实施的国家第四阶段油耗法规的要求,到2020年,我国市场上销售的乘用车油耗需要再下降30%,达到百公里5L。这一要求单纯通过对发动机和变速箱进行技术升级已经很难实现,必须结合混合动力技术。

油电混合动力汽车是由传统内燃机和电机共同提供动力来源的新一代新能源汽车,具有低排放、低油耗、高动力输出等优点。根据电机与传统内燃机的功率比例,可分为强混,中混和弱混。

日前,在比亚迪在举办的科技驭领非凡技术解析会上,比亚迪向外界发布了PM2.5绿净技术、绿混技术、2.0TI技术等多个世界级技术。其中,绿混技术通过智能控制汽车上的能量流动,提升能量转换效率等手段让汽车更环保。这种通过智能管理能源使用来节省能耗的方式可谓重构了节能理念。

一、成果简介

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">一、成果简介

48V BRS(Boost recuperation system)系统作为弱混技术mHEV(mild hybrid electric vehicle )的一种,将是未来十年内性价比最高的新能源汽车技术解决方案。48V BRS系统相比传统内燃机汽车主要新增48V 助力回收电机(BRM, Boost Recuperation Machine),48V/12V直流功率转换器(PCU,Power Conversion Unit)和48V锂电池三个核心零部件,具有起停、能量回收、加速助力、电动爬行等功能。传统内燃机汽车,搭载第一代48V系统(电机通过皮带轮与发动机集成)节油率8~12%,搭载第二代48V系统预计节油率12~19%。

绿混是来自比亚迪的能源管理体系,以往汽车一般通过提高燃油利用率的方式来节能,比亚迪依托垂直整合的优势集成创新,重构节能理念,从以下三个方面给出了一套汽车综合环保方案:

本成果可应用于48V轻度混合动力汽车的整车控制。

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">本成果可应用于48V轻度混合动力汽车的整车控制。

一、48伏的由来

首先,比亚迪将新能源技术成果垂直整合于传统燃油车,依托比亚迪成熟的铁电池技术,改铅酸蓄电池为铁电池,并将动力电池和起动电池合二为一,实现了整车无铅化,减少铅污染。同时铁电池的运用大大提升了汽车电池的使用寿命,使电池与整车同寿命。

48V弱混系统是实现上述目标最经济的方法,它只需在车辆上增加一个48V蓄电池,并用一个增强型电机取代传统启动机即可,典型结构如下图所示:

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">48V弱混系统是实现上述目标最经济的方法,它只需在车辆上增加一个48V蓄电池,并用一个增强型电机取代传统启动机即可,典型结构如下图所示:

1)48伏是什么

第二,绿混技术的运用,使比亚迪在全球范围内首次将整车电压平台从12V提升到48V,大大提高车内用电效率。随着汽车技术不断进步,电控、电子设备日益增多,传统汽车上12V车载电压网络,在传输过程中存在巨大的能量损耗。于是,比亚迪利用自身在新能源、电子技术方面的优势,开创性地将整车电压提升到48V,线束损耗降低93%.在该平台上,可以实现车辆起停、助力、减速回馈、整车灯具LED化,并且可以搭载更多变频设备,电能自由支配。可以说,48V电压平台不但满足能量损耗最低、回馈能量最多、混动深度最大,同时,也符合人体使用的最高安全电压。

48V弱混技术的优势是:

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">48V弱混技术的优势是:

48伏是指系统额定直流电压,并非永远稳定在48V;根据LV148定义如下图所示:

第三,绿混技术实现了整车能源的智能化管理,使能源得到更加合理化的利用。例如:绿混采用低电压、大扭矩、双绕组电机技术,电机在车辆起步阶段辅助发动机减少燃油消耗,在刹车或减速滑行时,实现能量回馈存储,提升整车能量使用率;当电量小于10%时,自动启动发动机充电,即使长期出差,回家后车辆也能顺利启动;整车灯具尽量采用LED,采用变频电机、提高整体效能比。

1)对原车改动少,成本低。

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">1)对原车改动少,成本低。

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通过这一系列措施,绿混技术不仅降低了整车的油耗,还减少了碳排放和铅污染。搭载绿混技术的车辆可实现百公里节油1.5升左右、百公里加速能提升1.5秒,使整车系统更智能、更高效、更环保。

2)节油效果可达12~15%,是满足四阶段油耗法规最经济的技术路线。

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">2)节油效果可达12~15%,是满足四阶段油耗法规最经济的技术路线。

48伏电池电压会随着SOC的变化而变化,例如电池常温下SOC从10%到100%,开路电压为32.5V~49.8V;

3)由于消除了发动机低速工况,因此整车NVH性能比启停系统有明显改善。

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">3)由于消除了发动机低速工况,因此整车NVH性能比启停系统有明显改善。

BRM电机的助力、能量回收模式也会导致48V的电压上升或者下降,当电池SOC较高时,给电池充电,需要的电压往往都会高于50V;

4)由于引入了48V系统,为整车改造提供了良好基础,可方便加入电动转向助力、电子水泵、电动空调等电子附件。

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">4)由于引入了48V系统,为整车改造提供了良好基础,可方便加入电动转向助力、电子水泵、电动空调等电子附件。

直流电压不是一根直线,是存在波动的,关于直流电压允许的波动,欧洲的法规规定波动部分的有效值(即去掉均值后的等效值)要小于电压均值的10%,才算作直流电压;

苏州奥易克斯已经发展出了完善的48V弱混系统控制系统,具备以下功能:

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">苏州奥易克斯已经发展出了完善的48V弱混系统控制系统,具备以下功能:

2)为什么是48V

1)起动工况,BSG电机在短时间内将发动机加速至怠速转速以上,然后汽油机开始工作。

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">1)起动工况,BSG电机在短时间内将发动机加速至怠速转速以上,然后汽油机开始工作。

60V是安全电压,根据上文提到留出10%的余量,系统允许工作的最高电压就是54V,再考虑1)中提到的电池自身电压变化和能量回收模式会使电压抬升,再留一定的余量就变成48V了。

2)停车工况,ECU自动切断发动机点火供油系统,发动机处于熄火状态。

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">2)停车工况,ECU自动切断发动机点火供油系统,发动机处于熄火状态。

48V名称由来也可能还有一些历史原因。

3)减速工况,驾驶员踩下制动踏板,发电起动一体电机会将车辆减速时的动能转化为电能并存储起来。

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">3)减速工况,驾驶员踩下制动踏板,发电起动一体电机会将车辆减速时的动能转化为电能并存储起来。

二、48伏关键零部件简介

4)滑行工况,电机辅助车辆滑行,增加滑行距离。

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">4)滑行工况,电机辅助车辆滑行,增加滑行距离。

48V BRS电气网络典型连接图如下。除了BRM电机、直流转换器、48伏电池等主要零部件外,市面上48V电气负载概念产品也屡见不鲜,如48V电动增压器、48V电动加热催化器等,对48V系统的功能扩展以及推广使用也具有积极作用。

5)正常行驶工况,发动机正常工作。

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">5)正常行驶工况,发动机正常工作。

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6)起步助力,车辆处于起步状态时,发电起动一体机会帮助发动机或短时间内替代发动机进行起步。

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">6)起步助力,车辆处于起步状态时,发电起动一体机会帮助发动机或短时间内替代发动机进行起步。

1)助力回收电机

7)混合驱动工况,启动工况向正常行驶工况的过渡过程。

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">7)混合驱动工况,启动工况向正常行驶工况的过渡过程。

典型助力回收电机如下图所示,既可以用来发电,也可以助力为车辆提供前进动力,甚至还能在48伏动力电池组驱动下快速起动发动机。BRM一般选用爪极电机,汽车上替代传统14伏发电机。

目前奥易克斯已同五菱柳机合作完成了48V弱混系统样车的试制,正在进行整车匹配调试,相关专利也正在编写之中。

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">目前奥易克斯已同五菱柳机合作完成了48V弱混系统样车的试制,正在进行整车匹配调试,相关专利也正在编写之中。

2)电力转换单元

二、成果创新点及解决的难点问题

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">二、成果创新点及解决的难点问题

典型电力转换单元如下图所示,双向DC/DC变换器在48V助力回收系统中连接高压网络和12伏网络。能量可以从高压网络向低压网络传输,对14伏网络供电;也可以从低压网络向高压网络传输,为BRM起动、助力、回收供电。

该成果主要创新点在于:

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">该成果主要创新点在于:

3)动力电池(48V battery)

1)它是国内首个自主知识产权的48V弱混系统电控系统,并且已完成了样车试制,接近量产状态。

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">1)它是国内首个自主知识产权的48V弱混系统电控系统,并且已完成了样车试制,接近量产状态。

典型48V锂电池如下图所示,主要用于为BRM提供48V电压,制动能量回收存储能量,特定情况下为12伏电气网络提供能量。

2)它在一块ECU内集成了发动机管理系统和48V弱混管理系统两套系统,集成度高,成本低,车辆改装简单。

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">2)它在一块ECU内集成了发动机管理系统和48V弱混管理系统两套系统,集成度高,成本低,车辆改装简单。

三、48伏系统收益

样车匹配过程中,遇到的最主要的问题是电机的控制精度问题。

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">样车匹配过程中,遇到的最主要的问题是电机的控制精度问题。

近些年环境污染加剧、雾霾天肆虐,国家和地方政府对减少机动车排放污染和改善环境空气质量迫在眉睫,国家四阶段企业平均油耗要求、京六法规草案的出现,将会助推48V BRS系统业务的大规模普及。

由于此前国内在发展新能源汽车时,侧重于纯电动汽车和深度混合动力汽车,而这两类汽车都需要大功率电机,因此市场上可选的适合48V系统使用的小功率电机数量很少,性能也相对较差,主要是扭矩输出不够精确和平稳,会导致车辆行驶过程中产生明显的闯动。

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">由于此前国内在发展新能源汽车时,侧重于纯电动汽车和深度混合动力汽车,而这两类汽车都需要大功率电机,因此市场上可选的适合48V系统使用的小功率电机数量很少,性能也相对较差,主要是扭矩输出不够精确和平稳,会导致车辆行驶过程中产生明显的闯动。

48V系统基本功能如下图所示,下文为大家介绍第一代48V系统技术四大主要功能:滑行起停、能量回收、电机助力及电爬行。

针对这个问题,技术人员对电机输出特性进行了细致的测量和建模,并开发了相应的整形算法,能够根据电机的实际输出特性,对原始扭矩需求进行实时调整,从而保证电机精确、平稳的输出期望扭矩。算法实际应用后,表现良好。

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">针对这个问题,技术人员对电机输出特性进行了细致的测量和建模,并开发了相应的整形算法,能够根据电机的实际输出特性,对原始扭矩需求进行实时调整,从而保证电机精确、平稳的输出期望扭矩。算法实际应用后,表现良好。

1)滑行起停

三、国际水平对比分析

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">三、国际水平对比分析

车辆在滑行过程中(松开油门踏板、制动踏板)切断发动机动力使其熄火、断开传动系统,既能节省燃料又能增加车辆滑行距离;在车速较低或者踩刹车时,通过BRM快速起动发动机、回收能量

新能源汽车在各国都是新生事物,各国发展水平大体相当。本成果的总体水平和国外同类产品大体相当,但其中的电机扭矩整形算法为国际首创,并且具有通用性好、计算快、精度高的优点,能够大大改善车辆的驾乘舒适性,是国际领先的技术。

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">新能源汽车在各国都是新生事物,各国发展水平大体相当。本成果的总体水平和国外同类产品大体相当,但其中的电机扭矩整形算法为国际首创,并且具有通用性好、计算快、精度高的优点,能够大大改善车辆的驾乘舒适性,是国际领先的技术。

2)能量回收

四、成果应用情况

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">四、成果应用情况

当驾驶员制动车辆时,BRM通过发电扭矩回收制动能储存能量。

本成果已同五菱柳机达成战略合作协议,五菱柳机将来批量生产的48V动力总成(包括发动机、48V电机和总成电控系统)将搭载本成果。随着四阶段油耗法规的推行,本成果将有广阔的应用前景。

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">本成果已同五菱柳机达成战略合作协议,五菱柳机将来批量生产的48V动力总成(包括发动机、48V电机和总成电控系统)将搭载本成果。随着四阶段油耗法规的推行,本成果将有广阔的应用前景。

3)电机助力

五、成果的产能建设情况

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">五、成果的产能建设情况

当驾驶员的需求扭矩超出当前发动机可提供的扭矩上限时,BRM电机提供额外的扭矩/功率用于加速助力。Boost,即加速助力模式可提升车辆加速性能,尤其涡轮增压发动机,当发动机转速较低时补偿发动机扭矩不足。

已建成两条国内最先进的汽车电控系统生产线,生产设备齐全,生产工艺和生产流程与国际大公司同等水平,人员配置合理,原材料供应充足、稳定,具备年产20万套ECU设备的生产能力。

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">已建成两条国内最先进的汽车电控系统生产线,生产设备齐全,生产工艺和生产流程与国际大公司同等水平,人员配置合理,原材料供应充足、稳定,具备年产20万套ECU设备的生产能力。

4)电爬行

六、社会及经济效益分析

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">六、社会及经济效益分析

电爬行,即在车辆低速行驶动力仅由电机提供,不起动发动机。可在城市拥挤道路下,降低汽车排放。

根据四阶段油耗法规的要求,到2020年,我国销售的乘用车油耗需要下降到百公里5L左右。为达到这一目标,新车基本上都需要装备48V弱混系统。本成果的社会效益主要体现在:

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">根据四阶段油耗法规的要求,到2020年,我国销售的乘用车油耗需要下降到百公里5L左右。为达到这一目标,新车基本上都需要装备48V弱混系统。本成果的社会效益主要体现在:

目前国内已经多有多家主机厂正在开发搭载48V系统的混合动力车辆,预计最早从2017年开始陆续上市,这套低成本节能减排系统会逐步走入大家的生活。

1)本成果使我国掌握了国际同步的48V弱混汽车电控系统核心技术,提升了我国新能源汽车行业总体技术水平和自主创新能力,对我国新能源汽车产业的健康发展有利,也可以避免新能源汽车电控领域再度出现被国外公司垄断的局面。

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">1)本成果使我国掌握了国际同步的48V弱混汽车电控系统核心技术,提升了我国新能源汽车行业总体技术水平和自主创新能力,对我国新能源汽车产业的健康发展有利,也可以避免新能源汽车电控领域再度出现被国外公司垄断的局面。

节油率可达20%?详解 48V 混动系统作者:AutoLab

2)本成果应用推广后,有利于社会总体的节能减排,有利于国家的绿色、可持续发展。

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">2)本成果应用推广后,有利于社会总体的节能减排,有利于国家的绿色、可持续发展。

这两年,随着电气化概念的推进,48V微混系统逐渐成为了一个高频词。据悉,48V系统最高可实现节油20%,那么这20%节油率因何而来?48V节能的关键技术又有哪些?下面我们一起来看看。

3)本成果应用推广后,有利于减少社会车辆对石油资源的需求总量,降低我国石油资源对外依存度,缓解能源安全问题。

澳门24小时娛乐在线,'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">3)本成果应用推广后,有利于减少社会车辆对石油资源的需求总量,降低我国石油资源对外依存度,缓解能源安全问题。

48V,什么玩意?

4)汽车工业是实体经济的龙头,新能源汽车是汽车工业的发展方向,也是国家确立的七大战略性新兴产业之一,和打造制造强国的十大突破口之一,实现48V弱混系统电控系统核心技术的突破,对于国家战略的顺利实施有利,对于整个国民经济的提振作用也非常明显。

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">4)汽车工业是实体经济的龙头,新能源汽车是汽车工业的发展方向,也是国家确立的七大战略性新兴产业之一,和打造制造强国的十大突破口之一,实现48V弱混系统电控系统核心技术的突破,对于国家战略的顺利实施有利,对于整个国民经济的提振作用也非常明显。

所谓48V系统,本质上是一种低混合动力系统。其中,48伏是指系统额定直流电压,并非永远稳定在48V。

5)本成果为国内车企提供了一种满足四阶段油耗法规的关键技术,为油耗法规的顺利实施、国内车企的可持续发展、汽车行业总体的节能减排,提供了保障。

'Microsoft YaHei'; font-size: 16px;">5)本成果为国内车企提供了一种满足四阶段油耗法规的关键技术,为油耗法规的顺利实施、国内车企的可持续发展、汽车行业总体的节能减排,提供了保障。

又因为48V系统的工作原理与自动启停系统相似,它也可以称之为自动启停系统的升级版。

以大陆48V系统为例:它由一台集成逆变器的电机、一块48伏锂离子电池以及一台用于在两套车载动力系统中进行能量交换的转换器组成。简单地说,就是这套系统融合了内燃机和电机两种动力源。

▲大陆48V轻混系统的构成

而大陆的48V系统,除了基本的自动启停功能之外,还具备了发动机停机滑行、航行与制动能量回收、加速助力和电巡航功能等。

▲此系统包括一个电机,48V电池和电压变压器。其中,右下为电压变压器,它负责各车载动力系统间的能量转换。

其中,所谓滑行和航行的状态,前者是指让车辆在惯性状态下行驶,因为没有驱动力,速度会慢慢降低,然后再在需要的时候重启发动机。后者则是指借助电池进行电驱动,让车辆的速度在短时间内保持恒定。

▲大陆48V电机:由皮带驱动的发电机

可以看出,多年来,大陆对这套系统升级的方向均是朝着优化驾驶体验和提高节能效率去的。附带的,电压增大,还可以为车辆内部的电子设备提供更多的功率。

说到这里,不得不提一下自动启停系统

其实在48V微混系统进入大众视野之前,自动起停已经风靡了相当长的一段时间:上世纪90年代,汽车行业就曾掀起过一股利用42伏系统代替12伏电气系统的热潮,然而最终这项系统并没有成功推行,取而代之的是在原有12伏电气系统上作出改进。

▲自动启停在仪表盘上的显示

作为一套能自动控制发动机熄火、点火的系统,其能在短暂停车情况下,实现发动机的自动“休眠”,从而达到节能减排的目的。

不过,头孢要说明一点,自动启停减少的是发动机在怠速区产生的超标油耗。所以,它在实际使用中,会被很多车主束之高阁,主动关闭。

▲自动启停关闭按键

每辆车都能实现的系统

其实,迫于越来越重的环境压力和油耗限制,主机厂除了在发动机本身改造与换一套全新的动力系统之间,还存在一个折中解决方案,就是12V和48V这类微混系统。而12V系统的应用,就是自动启停。

那为啥现在各个零部件厂都喜欢推42V呢?

其中,完全混合动力需要大功率电机与较大容量电池,成本较高,且对动力系统改造较大,需要较长的研发周期与较大的投入。

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▲混合动力车的能量流示意图,绿色箭头表示有能量回收到电池中

而12V系统所能够提供的节油效果,并不明显,而且因为受限于电机与电池的性能,发动机的启动速度较慢,尤其在国内,用户体验并不好。

所以48V理所应当得到了“临幸”,不过头孢要说的是:48V并不是唯一途径,但目前它是一个能够很快实现的手段!

编辑:澳门24小时娛乐在线 本文来源:国内首个自主知识产权的48V弱混系统电控系统,

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