48V微混系統(tǒng)概況

　　48V微混系統(tǒng)發(fā)展歷史

　　開(kāi)創(chuàng)階段：汽車首次引入蓄電池。1918年，汽車制造商首次將蓄電池引入汽車供應(yīng)鏈中。1920年，隨著起動(dòng)機(jī)的誕生，電壓等級(jí)僅為6V的蓄電池獲得了廣泛應(yīng)用。由于內(nèi)燃機(jī)排量的增加以及高壓縮比內(nèi)燃機(jī)的出現(xiàn)，6V蓄電池已經(jīng)不能滿足功率需求，1950s蓄電池電壓等級(jí)開(kāi)始向12V進(jìn)化，直到今天，12V電壓系統(tǒng)已經(jīng)統(tǒng)治行業(yè)長(zhǎng)達(dá)60多年。試錯(cuò)階段：重置成本高昂，42V系統(tǒng)夭折。1988年，人們對(duì)于駕乘體驗(yàn)及汽車電子化的需求越來(lái)越強(qiáng)烈，SAE（SocietyofAutomotiveEngineers）提議把標(biāo)準(zhǔn)電壓提高至42V。一方面受限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平及現(xiàn)有穩(wěn)定供應(yīng)鏈體系，另一方面42V系統(tǒng)極具革命性的變革意味著從功率半導(dǎo)體和開(kāi)關(guān)到IC，從有源元件到傳感器，甚至燈泡均需要重新設(shè)計(jì)并調(diào)節(jié)到更高的電壓水平，高昂的電氣零部件替換費(fèi)用以及潛在風(fēng)險(xiǎn)讓汽車制造商望而卻步。即使隨著電氣設(shè)備的增加，電池已經(jīng)不能滿足車身設(shè)備的功率需求的情況下，汽車企業(yè)仍采取了切斷大功率負(fù)載的方法來(lái)降低電池的負(fù)荷。因此，42V系統(tǒng)并沒(méi)有得到廣泛推廣，至今汽車主流系統(tǒng)仍是12V系統(tǒng)。

　　成長(zhǎng)階段：車載負(fù)載需求升級(jí)+最強(qiáng)排放法規(guī)來(lái)臨，國(guó)際巨頭聯(lián)合推出48V微混系統(tǒng)。受目前車用電器復(fù)雜化與數(shù)量增加化的趨勢(shì)，特別是12V系統(tǒng)在引入啟停系統(tǒng)之后，基本已經(jīng)達(dá)到了功率輸出極限。目前，常規(guī)的乘用車轎車是12V，商用車是24V，如果將電壓提高一些，整個(gè)系統(tǒng)的性能將有較大的改善。按照電壓等級(jí)的規(guī)定，超過(guò)60V安全極限極限后，汽車的系統(tǒng)設(shè)計(jì)就必須考慮乘客的安全性，設(shè)計(jì)的復(fù)雜度及成本就大幅度提高了。但是低于36V效果又不很明顯，所以在36V和52V之間就形成了一個(gè)可以兼顧安全和功能的折中方案。因此，2011年，Audi，BMW，Daimler，Porsche，Volkswagen聯(lián)合推出48V微混系統(tǒng)，并在隨后發(fā)布了48V微混系統(tǒng)規(guī)范LV148標(biāo)準(zhǔn)，以滿足日益增長(zhǎng)的車載負(fù)載需求，更重要的是為了迎接2020年嚴(yán)格的排放法規(guī)。

48V微混系統(tǒng)實(shí)例

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48V微混系統(tǒng)LV148標(biāo)準(zhǔn)

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　　48V微混系統(tǒng)是在12V系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加一套48V的混動(dòng)系統(tǒng)而成的，即同時(shí)搭載48V鋰離子電池和12V傳動(dòng)啟動(dòng)電池。其中，12V網(wǎng)路負(fù)責(zé)處理傳統(tǒng)負(fù)載，如照明、點(diǎn)火、娛樂(lè)與音響系統(tǒng)等。48V網(wǎng)路負(fù)責(zé)支持主動(dòng)式底盤(pán)系統(tǒng)、空調(diào)壓縮機(jī)以及再生制動(dòng)系統(tǒng)等。48V微混系統(tǒng)主要由助力回收電機(jī)、電力轉(zhuǎn)換單元和動(dòng)力電池三個(gè)核心零部件組成，具有啟停、能量回收、加速助力、電動(dòng)爬行等功能。

48V微混系統(tǒng)架構(gòu)圖

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48V微混系統(tǒng)電氣網(wǎng)絡(luò)典型連接圖

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48V微混系統(tǒng)主要零部件簡(jiǎn)介

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　　48V微混系統(tǒng)有2種結(jié)構(gòu)形式，包括雙軸并聯(lián)低度混合式（BSG）和單軸并聯(lián)中度混合式（ISG），均可實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回收、發(fā)動(dòng)機(jī)快速啟動(dòng)、關(guān)閉和發(fā)動(dòng)機(jī)輔助牽引動(dòng)力功能，從而改善汽車燃油經(jīng)濟(jì)性、降低尾氣排放。其中雙軸并聯(lián)低度混合系統(tǒng)BSG電機(jī)功率等級(jí)小，約為單軸并聯(lián)中度混合系統(tǒng)ISG的2/3，相應(yīng)的節(jié)能減排效果和成本也約為單軸并聯(lián)中度混合式系統(tǒng)的2/3。兩種結(jié)構(gòu)都是可應(yīng)用的，關(guān)鍵是零部件廠商和整車廠的技術(shù)選擇。

48V微混系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式之BSG

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48V微混系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式之ISG

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　　滑行啟停、能量回收、電機(jī)助力及電爬行（純電驅(qū)動(dòng)）是48V微混系統(tǒng)四大核心功能。

　　滑行啟停是指車輛在滑行過(guò)程中（松開(kāi)油門(mén)踏板、制動(dòng)踏板）切斷發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力使其熄火、斷開(kāi)傳動(dòng)系統(tǒng)，既能節(jié)省燃料又能增加車輛滑行距離；同時(shí)，在車速較低或者踩剎車時(shí)，通過(guò)助力回收電機(jī)快速啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、回收能量。

　　能量回收是指當(dāng)駕駛員制動(dòng)車輛時(shí)，助力回收電機(jī)通過(guò)發(fā)電扭矩回收制動(dòng)能儲(chǔ)存能量。

　　電機(jī)助力是指當(dāng)駕駛員的需求扭矩超出當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)可提供的扭矩上限時(shí)，助力回收電機(jī)提供額外的扭矩/功率用于加速助力。

　　電爬行是指在車輛低速行駛動(dòng)力僅由電機(jī)提供，不啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，例如可在城市道路擁擠的情況下顯著降低汽車排放。

48V微混系統(tǒng)核心功能之滑行啟停

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48V微混系統(tǒng)核心功能之能量回收

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48V微混系統(tǒng)核心功能之電機(jī)助力

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　　四大功能助力48V微混系統(tǒng)節(jié)省油耗。一是48V微混系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟停速度快，僅需幾毫秒，結(jié)合高效儲(chǔ)能電池，可實(shí)現(xiàn)整車4-5%的節(jié)油；二是48V微混系統(tǒng)利用能量回收可將車輛制動(dòng)或在擋滑行時(shí)的動(dòng)能，智能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存，最高可實(shí)現(xiàn)整車5%的節(jié)油；三是電機(jī)助力，當(dāng)車輛在行駛過(guò)程中，48V微混系統(tǒng)進(jìn)行智能評(píng)估換擋，再合理分配發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)輸出扭矩，這樣就能使發(fā)動(dòng)機(jī)在更多的在經(jīng)濟(jì)工況區(qū)工作，在提供助力的同時(shí)，最高可實(shí)現(xiàn)整車5%的節(jié)油；四是電爬行，48V微混系統(tǒng)在車輛低速行駛動(dòng)力僅由電機(jī)提供，不啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，例如可在城市道路擁擠的情況下顯著降低汽車排放，可實(shí)現(xiàn)4%的節(jié)油。

48V微混系統(tǒng)節(jié)能效果

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　　綜合優(yōu)勢(shì)顯著，堪稱性價(jià)比之王

　　低增量成本，高節(jié)油效果，48V微混系統(tǒng)以約20%的成本實(shí)現(xiàn)高壓混動(dòng)車40-50%的節(jié)油效果。目前，國(guó)內(nèi)外主要節(jié)油技術(shù)集中在發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)、變速器技術(shù)、混合和電池電動(dòng)技術(shù)、附件技術(shù)和輕量化技術(shù)五大方面。從節(jié)油效果來(lái)看，混合和電池電動(dòng)技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越其他同類技術(shù)，節(jié)油效益非常顯著。而搭載48V微混系統(tǒng)的傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車預(yù)計(jì)節(jié)油率達(dá)到10%-20%，相較于其他節(jié)油降耗方案，比如渦輪增壓增量成本1600元下實(shí)現(xiàn)節(jié)油率5%左右、深混系統(tǒng)增量成本在2萬(wàn)-2.5萬(wàn)元下實(shí)現(xiàn)40%的節(jié)油率，具有高性價(jià)比的特點(diǎn)。同時(shí)考慮國(guó)家對(duì)純電動(dòng)和插電混動(dòng)乘用車補(bǔ)貼力度的降低，逐漸削弱其價(jià)格優(yōu)勢(shì)，將凸顯48V微混系統(tǒng)的燃油經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)勢(shì)。

各主要節(jié)油技術(shù)及其效益與成本對(duì)比

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　　目前，越來(lái)越多的車型采用渦輪增壓，但渦輪增壓器有一個(gè)弱點(diǎn)就是“渦輪遲滯”，動(dòng)力要在加速動(dòng)作后的1~2秒內(nèi)才能跟上來(lái)。48V微混系統(tǒng)動(dòng)力輸出僅需幾毫秒，很好的解決了這個(gè)難題，目前該系統(tǒng)最高可幫助車輛提升20%的加速性。另外，48V微混系統(tǒng)由于點(diǎn)火時(shí)間更短，噪音和震動(dòng)大幅減小，提升了乘客的駕乘舒適性。在車輛啟動(dòng)階段，48V微混系統(tǒng)中皮帶式起發(fā)電一體機(jī)可提供大功率輸出，快速帶動(dòng)內(nèi)燃機(jī)曲軸，使車輛啟動(dòng)非常迅速，并且消除了12V啟停系統(tǒng)的抖動(dòng)現(xiàn)象，駕乘者幾乎感覺(jué)不到車輛在啟動(dòng)。而在汽車從靜止起步時(shí)，該系統(tǒng)可以為車輛提供短時(shí)低速純電動(dòng)行駛，特別是在市區(qū)擁擠道路行駛的時(shí)候，不但具有節(jié)油效果，還消除了內(nèi)燃機(jī)不斷啟停帶來(lái)的不舒適。

48V微混系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)顯著

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　　電子增壓+后軸驅(qū)動(dòng)，技術(shù)組合提升綜合性能鑄造性價(jià)比之王。

　　48V微混系統(tǒng)是一套系統(tǒng)解決方案，不同先進(jìn)技術(shù)的組合將不斷提升系統(tǒng)的節(jié)能效果和動(dòng)力性能。48V微混系統(tǒng)與48V電子增壓器的組合，使得內(nèi)燃機(jī)更加小型化，同時(shí)扭矩輸出也更大，變速箱的換檔策略得到改善，其節(jié)油效果可達(dá)到20%以上，甚至更高。此外，48V微混系統(tǒng)還可和“后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)”集成，最大程度地回收了車輛制動(dòng)能量并將其儲(chǔ)存在48V電池中，使其能為車輛再利用。回收的能量主要用于：通過(guò)起動(dòng)機(jī)，增加發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩輸出；通過(guò)電子增壓器，在車輛加速階段，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出最大化；純電模式下行駛以及當(dāng)車輛抓地力不足時(shí)，通過(guò)48V微混系統(tǒng)和車輛后軸的連接，提升車輛性能，有效地將車輛轉(zhuǎn)為四驅(qū)模式。電子增壓+后軸驅(qū)動(dòng)新型技術(shù)與48V微混系統(tǒng)的有效組合，使得該系統(tǒng)有機(jī)會(huì)在更嚴(yán)苛的油耗及排放法規(guī)下走得更遠(yuǎn)。

　　48V微混系統(tǒng)市場(chǎng)空間

　　48V微混系統(tǒng)市場(chǎng)空間有望達(dá)到750億元。我們預(yù)計(jì)48V微混系統(tǒng)進(jìn)入大批量生產(chǎn)是在2018-2019年，大規(guī)模推廣會(huì)到2020年后。假設(shè)2020年汽車年銷量達(dá)到3000萬(wàn)輛，50%的汽車將配置48V微混系統(tǒng)，按照5000元單車價(jià)值計(jì)算，48V微混系統(tǒng)的市場(chǎng)有望達(dá)到750億元。48V微混系統(tǒng)的關(guān)鍵核心件包括助力回收電機(jī)、電力轉(zhuǎn)換單元、動(dòng)力電池。我們認(rèn)為在其長(zhǎng)期持續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)下，三大核心部件供應(yīng)商都將迎來(lái)黃金發(fā)展機(jī)會(huì)，預(yù)計(jì)其在48V整個(gè)系統(tǒng)的占比分別為35%-40%、20-30%、35%-40%左右，所對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵核心件的市場(chǎng)容量將分別為300億、150億、300億（按照最高區(qū)間計(jì)算）。

48V微混系統(tǒng)各部件成本占比

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2020年各部件市場(chǎng)價(jià)值量（億元）

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