在弱混技术中,48V BRS(Boost Recuperation System)系统备受关注。作为mHEV(mild hybrid eLECtric vehicle)的一种,48V BRS系统预计在未来十年内成为性价比最高的新能源汽车技术解决方案。与传统内燃机汽车相比,48V BRS系统新增了48V助力回收电机(BRM,Boost Recuperation MAChine)、48V/12V直流转换器(PCU,Power Conversion Unit)和48V锂电池三个核心零部件。这些部件共同实现了起停、能量回收、加速助力和电动爬行等功能。目前,搭载第一代48V系统的汽车节油率可达8-12%,而第二代48V系统预计节油率为12-19%。
### 48伏的由来
48伏并非一个固定的电压值,而是系统额定直流电压。根据LV148定义,48伏电池的开路电压在常温下会随着SOC(剩余电池容量)的变化而变化,从32.5V到49.8V不等。此外,BRM电机的助力和能量回收模式也会导致48伏电压的波动。欧洲法规规定,直流电压的波动部分的有效值要小于电压均值的10%,才能算作直流电压。
那么,为什么选择48伏呢?60伏被视为安全电压,为了保证系统安全,设计者在上限留出了10%的余量,即54伏。同时,考虑到电池自身电压变化和能量回收模式可能使电压升高,再留出一定的余量,最终确定48伏作为系统额定直流电压。此外,48伏的选择也可能受到一些历史原因的影响。
### 48伏关键零部件简介
48V BRS系统的电气网络连接图中,除了BRM电机、直流转换器和48伏电池等主要零部件外,还有许多48V电气负载产品,如48V电动增压器、48V电动加热催化器等。这些产品不仅扩展了48V系统的功能,还对其推广使用起到了积极作用。
1. 助力回收电机(BRM):BRM电机既可以用来发电,为车辆提供前进动力,还可以在48伏动力电池组驱动下快速启动发动机。它通常采用爪极电机,替代传统的14伏发电机。
2. 48V电池:48V电池为系统提供能量存储,支持起停、能量回收等功能。其电压随着SOC的变化而变化,为系统的稳定运行提供了保障。
3. 直流转换器(PCU):直流转换器负责将48伏直流电转换为12伏直流电,以满足车辆其他电气设备的需求。
随着新能源汽车技术的发展,48V BRS系统将成为汽车行业的一个重要方向。它不仅有助于降低油耗和排放,还能提高驾驶性能,为消费者带来更加绿色、高效的出行体验。在未来,48V系统将进一步优化,为新能源汽车的发展提供更强有力的支持。
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。
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(电机与变速箱集成)预计节油率12~19%。
一、48伏的由来
1)48伏是什么
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:
48伏电池电压会随着SOC(剩余电池容量)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;
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;
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;
2)为什么是48V
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。
48V名称由来也可能还有一些历史原因。
二、48伏关键零部件简介
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。
1)助力回收电机(BRM)
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。