續(xù)內(nèi)燃機生命 48V系統(tǒng)讓奔馳再發(fā)明汽車

 　　【太平洋汽車網(wǎng) 技術(shù)頻道】隨著全球各國對燃油經(jīng)濟性和排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，電動機這種“邪惡”新興物種就來要霸占汽車市場么？內(nèi)燃機將會被趕盡殺絕？事實上并不然，內(nèi)燃機還有很大的空間可提升，這次奔馳所提出的方案是-全新的48伏的電氣系統(tǒng)，讓整車動力性能、燃油經(jīng)濟性、平順性有著較大幅度的提升，這套系統(tǒng)首先應(yīng)用在2018款S級上，究竟奔馳這套48伏系統(tǒng)有何優(yōu)勢呢？

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　　12伏電氣系統(tǒng)已經(jīng)統(tǒng)治汽車電氣系統(tǒng)長達(dá)60余年，從上世紀(jì)50年代汽車的用電設(shè)備開始增加（主要是增加了起動機），12伏電源取代了6V電源，并且一直沿用至今?，F(xiàn)階段汽車電氣系統(tǒng)的用電功率增加至5kW以上，豪華車甚至去到7.5kW以上。12V電源開始有點吃不消。

　　在固定的電壓情況下，要輸出大功率則必須大大增加交流發(fā)電機的輸出電流。低電壓與大電流輸出將會降低爪極式交流發(fā)動機的效率和壽命。同時降低線路的電阻熱損耗，導(dǎo)線的截面面積將會增加幾倍，增加線束重量而且不利于空間布局。

　　現(xiàn)時汽車越來越多高科技的電子設(shè)備、可調(diào)懸架、電動助力、多區(qū)自動空調(diào)、巡航系統(tǒng)、線控制動/轉(zhuǎn)向、座椅按摩加熱、GPS定位等等，這些設(shè)備都需要更大的耗電量。因此需要提高電系的電壓從而增大功率的輸出。

　　提高電壓除了為了更好服務(wù)車內(nèi)的原有用電設(shè)備外，還可以布置發(fā)電機/電動機以輔助發(fā)動機的動力輸出，以及回收動能。無疑是提升整車的燃油經(jīng)濟性，延續(xù)了內(nèi)燃機的生命周期。

　　12V與48V的轉(zhuǎn)變并不那么容易。現(xiàn)時絕大多數(shù)主機廠的生產(chǎn)線都采用12V為基礎(chǔ)的電氣設(shè)備，馬上進行大規(guī)模的投產(chǎn)必然需要將是生產(chǎn)線推到重來，這一成本必然非常巨大。因此未來12V/48V雙電壓的電氣系統(tǒng)將會是過渡階段，只有當(dāng)大量設(shè)備部件適應(yīng)了48V時，才能大批量生產(chǎn)。

　　雙電壓電氣系統(tǒng)將會按照電器設(shè)備和電子裝置消耗的功率分組，其中如空調(diào)、一體式發(fā)電機/電機、加熱系統(tǒng)、電動渦輪增壓器、電控懸架、電磁閥等大功率用電設(shè)備則采用48V供電，可大大降低負(fù)載電流，減少體積，利于電子元件小型化、便于提高集成度；而消耗功率較小的一組，如照明系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、儀表中控臺、電窗門鎖、以及發(fā)動機噴油點火系統(tǒng)則采用12V供電，可充分利用現(xiàn)有的制造工藝和技術(shù)，降低成本平緩過渡。

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　　奔馳將48V系統(tǒng)投放在中期改款的S級中(主要為海外車型S450、S500以及S560)。48V系統(tǒng)采用無皮帶驅(qū)動的ISG一體式發(fā)電機/電機、一個容量為1kWh的48V鋰離子電池以及交/直流轉(zhuǎn)換器組成。48V系統(tǒng)主要給電動空調(diào)壓縮機、電動水泵、集成式發(fā)電機/電機，電動渦輪增壓器供電。

　　S級中的48V系統(tǒng)為單獨的系統(tǒng)，因而需要配備單獨的電池組。電池組儲存ISG一體式發(fā)電機/電機產(chǎn)生的電能。同時可為電動空調(diào)壓縮機、電動水泵、電機以及電動渦輪增壓器供電。換句話說48V的電池可讓空調(diào)在發(fā)動機熄滅的狀態(tài)下繼續(xù)制冷工作，啟停時候也能帶來絲絲涼意。鋰離子電池存儲的1kWh電量足以讓空調(diào)運轉(zhuǎn)一段長時間。

　　48V電氣系統(tǒng)最明顯一點與眾不同的是，取消了起動機，并將ISG一體式的發(fā)電機/電動機布置在變速箱與發(fā)動機之間。這臺ISG一體式發(fā)電機/電機可單獨驅(qū)動車輛前行或輔助發(fā)動機輸出，瞬間可增加10-15kW的功率輸出，其最大功率16kW，最大轉(zhuǎn)矩250N·m。同時制動時刻可回收80%制動能量為電池充電。

　　很多人上車后第一時間將啟停系統(tǒng)關(guān)閉，只因為啟停瞬間給人感覺非常不舒服，而且啟停響應(yīng)性慢，導(dǎo)致起步也非常緩慢。然而，S級采用48V系統(tǒng)后并不會再這種情況發(fā)生。取消起動機后發(fā)動機的啟動由ISG一體式發(fā)電機/電機啟動，電機帶動發(fā)動機啟動消無聲息，而且響應(yīng)速度快。如此一來發(fā)動機啟停工作更加平穩(wěn)順滑而且，同時幾乎感受不到發(fā)動機啟動抖動和噪音。

　　由于48V相對12V電壓提升高達(dá)400%，因而以往采用皮帶轉(zhuǎn)動的設(shè)備都可以采用電動驅(qū)動，如電動空調(diào)、電動水泵、電動渦輪、電動油泵、電子風(fēng)扇等。大量設(shè)備采用電機直接驅(qū)動，發(fā)動機再也不會受到皮帶帶動的機械損失，可提升10-20%輪上功率輸出，同時油耗也相應(yīng)下降約10-20%。簡直就是一石二鳥，提升動力又可減低油耗。不過不同發(fā)動機的S級的48V系統(tǒng)形式也不一樣，代號M256直列6缸的3.0T則采用直接電機驅(qū)動設(shè)備，而代號M264的直列4缸雙渦輪增壓的2.0T則由皮帶驅(qū)動ISG一體式發(fā)電機/電機。

　　由于電壓的提高，各種電器都可以采用更大功率運行，比如電動空調(diào)壓縮機功率增大，制冷液管路也相應(yīng)增大，整體制冷效果也相應(yīng)加強，而且與發(fā)動機轉(zhuǎn)速無關(guān)；用于加熱的電器設(shè)備也如此。無疑這是從另外一方面提高舒適性。

　　由于發(fā)動機無需再拖動大量的耗能設(shè)備，其怠速轉(zhuǎn)速可低至520轉(zhuǎn)，可適當(dāng)降低怠速油耗。為何設(shè)定這個轉(zhuǎn)速？奔馳表示這需要調(diào)節(jié)ISG一體式發(fā)電機/電機的發(fā)電工作，以及吸收其工作時的振動。

　　當(dāng)鋰電池電量充足的時刻，同時滿足駕駛狀況時，如下坡或平緩勻速等。發(fā)動機可斷開與ISG一體式發(fā)電機/電動機和變速箱的鏈接，并自行熄滅。這相當(dāng)于純電行駛，大大提升了燃油經(jīng)濟性。當(dāng)需要發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，ISG一體式發(fā)電機/電動機又可將發(fā)動機轉(zhuǎn)速帶到相應(yīng)的速度。因此帶有ISG一體式發(fā)電機/電機的48V混合動力系統(tǒng)也被稱為微型混合動力系統(tǒng)。

　　應(yīng)用了48V電氣系統(tǒng)還有一個更為重要的因素是，可搭載大功率的電子渦輪。48V電氣系統(tǒng)的電子渦輪最高轉(zhuǎn)速可達(dá)到72000rpm，工作額定功率5kW。因而奔馳S級搭載博格華納所提供的電子渦輪。電子渦輪最大優(yōu)點是可彌補廢氣渦輪的遲滯，讓發(fā)動機低扭更加充沛，增強了發(fā)動機動力響應(yīng)性以及動力輸出。同時由于發(fā)動機縮短高轉(zhuǎn)運行時間，進一步可降低油耗。關(guān)于電子渦輪的詳細(xì)可看杜老師的電子渦輪文章。

　　48V電氣系統(tǒng)除了性能和燃油經(jīng)濟性上優(yōu)化外，還有重要一點是節(jié)約空間?？照{(diào)壓縮機、水泵、發(fā)電機這些設(shè)備無需再用發(fā)動機曲軸帶動起來，因此整體發(fā)動機的長度得到有效的控制，尺寸非常緊湊。新款S級擯棄了代號M276的V6發(fā)動機，采用久違的直列6缸發(fā)動機，而且還是縱置布局。可見得奔馳是多么回想回歸直6的年代。更有一點就是直列6缸會比V型6缸更加平順，振動更少?？上У氖?，國內(nèi)已上市的2018奔馳S級并沒有采用最新款的直列發(fā)動機和48V電氣系統(tǒng)，未來一段時間才引入國內(nèi)。

　　48V電氣系統(tǒng)一直被說得沸沸揚揚，這次終于應(yīng)用在奔馳S級上。不僅讓發(fā)動機動力性能更好，而且還大幅度降低油耗以及提升排放水平。48V電氣系統(tǒng)對內(nèi)燃機提升巨大，足以讓環(huán)保人士閉嘴，無需過快進入全面的新能源時代。隨著制造水平進一步深入，48V電氣系統(tǒng)的生產(chǎn)成本越來越低，未來將會越來越多車型采用48V電氣系統(tǒng)，這一點毋容置疑。不過中國品牌做好了技術(shù)儲備么？（圖/文/攝：太平洋汽車網(wǎng) 賴達(dá)聰）

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