撰文 | 张祥威 编辑|马青竹
山东烟台,一件面向48V架构的EPS样机,安静地摆在博世华域烟台研发中心。
“一些整车厂和我们做了前期沟通,他们做了Demo车,正在评估48V架构方案的投入产出比。由于芯片、下级供应商要重新培植一套新的供应链体系,刚开始成本不会太低。”近日,一位博世华域烟台公司内部人士告诉《出行百人会/AutocarMax》。
12V架构统治汽车界已七十多年。
除基于48V架构的轻度混合动力(下称48V轻混)技术方案外,其它如车灯、雨刷、安全气囊等,依然大都基于12V架构。
直到特斯拉在Cybertruck上采用48V架构,行业老规矩受到挑战。在那之前,奥迪、奔驰推出的48V轻混和48V主动悬架,核心主干仍属12V架构。而Cybertruck,取消12V电池,核心主干切换为48V架构,勇气十足。
事实上,之后还有两款新车,也向48V架构发起了进攻。一款是顶着四层香槟塔过了减速带的蔚来ET9,另一款,是街角掉头最灵活的“胖子”——小鹏X9。
前者的主动悬架,以及后者的后轮转向系统,均基于48V架构。接下来,行业普遍看好的线控转向,大概率也将基于48V架构。
善于创新且杀红了眼的纯电车企,应该不会拒绝基于48V架构的新技术。不同于颓势渐显的燃油车48V轻混方案,这次,纯电车企或许可以,将48V架构变革带至新高度。
“48V轻混”退到舞台边缘
48V技术理论上并不新,也曾“时兴”过。
2010年,欧洲出台二氧化碳排放法规。这推动奥迪、宝马、戴姆勒等欧洲车企做出改变,为应对新规,它们联合发布48V架构标准,制定了48V电气系统的触电保护、过电压、工作电压范围,以及连接组件的要求、测试期间的流程规范等内容。
基于上述标准,一套名为48V轻混的方案出现了。
48V轻混主要由电机、48V动力电池组、DC/DC电压控制器等核心部件组成。其中,电机又分为BSG皮带式驱动式电机,通过皮带与发动机的曲轴进行柔性连接。另一种是ISG电机,安装在发动机和变速箱之间,后又被集成到变速箱内。
采用BSG电机方案的代表车型是奥迪A8,其48V轻混方案,包括BSG发电机、48V蓄电池、DC/DC转换器、12V小齿轮式起动机和12V蓄电池。
在车辆启动时,BSG电机介入,通过皮带迅速拉升发动机的转速,使发动机越过低速抖动区再点火,以缩短启动时间,使启动过程更加平稳、安静。
在车辆制动或滑行时,BSG电机还可以将动能转化为电能,存储在48V蓄电池中,从而降低车辆的油耗和尾气排放。
采用ISG电机方案的代表车型是奔驰S级轿车。
在车辆启动时,ISG可以提供160牛米的额外扭矩,提高发动机转速。车辆加速时,ISG电机可以提供10KW的助力,使提速更快。在车辆换挡时,还可以提供助力扭矩。在车辆滑行时,ISG电机可以在发动机关闭时提供动力输出。此外,ISG还可用于支持主动悬架、空调压缩机等。
48V轻混普及的过程中,国际供应商大厂参与其中。
大陆集团、博世的48V轻混方案相继搭载上车;安波福前身德尔福推出了48V BSG,法雷奥主攻48V轻混的核心部件,如DC/DC、48V iBSG等;博格华纳推出了一种基于48V架构的单向离合器技术;麦格纳研发的是48V轻混变速器,声称是可实现比两轮驱动系统更高燃油效率的四轮驱动系统。
车企和供应商的推动下,搭载48V轻混的车型以MHEV(Mild Hybrid Electric Vehicle)进入混动赛道,由于可节省10%以上的百公里油耗,且可以减少二氧化碳排放,48V轻混技术逐渐在行业中普及。
它席卷欧美、日韩等国家的车企,也吸引了国内的比亚迪、吉利等相继进场。
2013年,比亚迪发布绿混技术,在12V铅酸电池基础上,增加一套48V电池,并以磷酸铁锂电池替代铅酸电池。官方声称,绿混技术可以实现百公里节油1.5L,百公里加速提升1.5秒。
2018年,在提出“蓝色吉利行动”三年后的吉利,推出首款搭载48V轻混方案的新车——博瑞GE。时任吉利汽车集团CEO、总裁安聪慧,自信喊话,“吉利的MHEV、HEV、PHEV,以及三电领域的技术已达到全球领先水平。”
时任吉利汽车研究院院长胡峥楠,谈及这款车的节油效率做到了15%,并称下一代的48V技术可以在2020年左右实施,达到25%的节油率,百公里油耗降低至5L左右。
数据显示,到2020上半年,国内新能源汽车市场份额中,BEV达到40.2%位列第一,基于48V轻混的MHEV,以20.8%位列第三,力压占比12.6%的第四名PHEV。
不过,48V轻混,之后并未胜出。
一方面,按照政策要求,48V轻混无法享受新能源汽车的政策优惠。另一方面,技术上,48V轻混无法实现纯电动行驶。
另一项技术,插电式混合动力,又称PHEV,由于既可以享受政策优惠,同时有一定的纯电续航,开始发力。主要是比亚迪DM-i胜出,为行业树立方向。
然而世事难料,国产纯电和混动的超计划增长,推动整个行业的电动化进程,让轻混这种初级过度路线很快变得无足轻重。
尤其近几年,混动赛道又兴起一项“明星”技术——增程式,销量势头强劲。
48V轻混败了吗?看样子是的。但48V架构除了节能,还有别的优势,在特斯拉的带领下,前途似乎又光明了。
整车智能,扶一把48V
2023年,特斯拉交付了大家期望已久的纯电皮卡——Cybertruck。
除了造型独特等,这款车还取消了12V电池,替代为48V架构,并重新设计车内控制器,以适应48V电压。
马斯克将自己署名的新书《如何设计一台48V低压架构的汽车》,寄给众多车企老大。福特CEO Jim Farley收到后,线上向作者表示感谢。
最直观的改变,基于48V架构的Cybertruck减少了约四分之三的的电缆,线束重量减少70%,对车身线束进行了大幅简化。
虽然特斯拉Cybertruck仍采用“48V主干+12V分支”混合电网的架构,但给后来者打了样。
同年底,蔚来发布的ET9,搭载自研自动驾驶芯片、大圆柱电池等诸多新技术。不为人注意的是,其搭载的天行底盘系统中的主动悬架,也是48V架构。
“蔚来ET9天行底盘的全主动悬架,正是基于48V架构。”一位蔚来电驱及高压系统负责人告诉《出行百人会/AutocarMax》。
行业内,一些半主动悬架如空气悬架、CDC等技术,均基于12V架构。但全主动悬架,则倾向基于48V,比如,奥迪、奔驰的主动悬架便是基于48V架构。“相比12V,基于48V架构可以做到功率,同等条件下,悬架调节效果更好,体验更优。”
可以预见,随着智能底盘等整车智能的发展,48V架构的使用场景越来越多。
小鹏今年初发布的X9,搭载了后轮转向系统。以此为卖点,小鹏X9猛攻同期发布的理想MEGA,占尽风头。小鹏X9的后轮转向,同样基于48V主动电压升压系统。
“48V架构对应的控制器和电机,与12V不同。在输出功率相同的情况下,48V架构方案在电机和控制器中所需的电流会更小,对散热等会更有利。”一位博世华域烟台内部人士告诉《出行百人会/AutocarMax》。
对于行业将广泛普及的线控转向,48V架构也会是更好选择。
据了解,去年生产了600万台转向机的博世华域,旗下烟台分公司正在启动48V架构转向机的前期开发工作,现处于样件阶段,一旦整车厂有需求,就可以更快上车。
“基于12V架构可以做线控转向,但基于48V架构,可以满足线控转向对高齿条力、高转速的要求。而且在相同功率下,相比12V电流更小,减轻电线和器件的负载。”上述博世华域烟台公司内部人士表示。
但劣势在于,48V架构的开发测试成本高,电磁兼容性要求高,且需要增加硬件升级成本。
总体上,曾为48V轻混方案供应过核心零部件的博世、大陆、法雷奥等国际Tier 1,如今均在为基于48V架构的新部件做好准备。
这一次,48V架构的星火,能走出燎原之势吗?
结语
1918年,6V电池上车,主要用于车载大灯。几十年后,到1950年,由于大排量发动机的出现,12V电池替代了6V电池。
自那时起,车灯、空调、雨刷、安全气囊传感器、电池管理系统,全部基于12V架构。
之后很长一段时间,汽车行业多次向上探索,但始终无法再“向上”走出一步。SAE于1988年倡议42V架构,由于投入产出不成正比,没有一家车企响应。福特于1999年,再次通过SAE提出36V架构,最终也没有推广开来。
2010年,那股受排放法规政策压力点燃的48V轻混方案之火,的确烧遍了全球,但今天已然看不到技术优势。
如今,车企围绕线束、主动悬架、线控转向等产生的新需求,推动一轮新48V技术风暴开始酝酿。
挑战在于,电机芯片、售后配套等。换句话,48V架构考验的不是一家公司的技术能力,而是要求整个供应链进行相应的改造升级。
这也注定,48V架构上车或是一场漫长的蜕变。
举个例子,博世华域计划在2026年量产48V方案,但这家公司判断,2030年,才会是整个行业48V架构的广泛应用时刻。