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蓄电池装车100周年 新A8L做了道精妙算术
  • 2018年,汽车引入蓄电池的第100个年头,刚刚入华的第四代奥迪A8L为我们带来了简约但不简单的48V电气系统(当然,2018款S级更早)。

    2018年,汽车引入蓄电池的第100个年头,刚刚入华的第四代奥迪A8L为我们带来了简约但不简单的48V电气系统(当然,2018款S级更早)。

    回顾蓄电池的使用历史,6V电压统治了30多年,直至上世纪50年代汽车的用电设备开始增加,12V取代了6V,并且一直沿用至今,统治期超过60年。

    其实,早在20世纪80年代,SAE就倡议将乘用车标准电气电压提升至42V,但最终计划搁浅。

    现阶段汽车电气系统的用电功率增加至5kW以上,豪华车甚至去到7.5kW以上,可调悬架、电动助力、多区自动空调、巡航系统、线控制动/转向、座椅按摩加热、GPS定位等等,这些设备都需要更大的耗电量,因此需要提高电系的电压从而增大功率的输出。

    如今,在混动节能的当代剧本下,各大厂商也意识到了电气系统升压的必要性。2011年由德国三巨头(宝马戴姆勒大众集团)联合推出的48V系统,不仅能满足车载电气的负载需求,还能满足未来20年甚至更长时间内,汽车产品对混合动力系统的兼容性需求,可谓连接未来的“桥梁”。

    12V电气系统并不会一下子转变为48V,涉及到生产线以及配套的转换,整体成本与风险都比较大。未来一段时间内,汽车将以“12V+48V”双电压系统形式存在。

    双电压电气系统将会按照电器设备和电子装置消耗的功率分组:

    1、其中,如空调、一体式发电机/电机、加热系统、电动涡轮增压器、电控悬架、电磁阀等大功率用电设备采用48V供电,可大大降低负载电流,减少体积,利于电子元件小型化、便于提高集成度;

    2、消耗功率较小的一组,如照明系统、信号系统、仪表中控台、电窗门锁以及发动机喷油点火系统,则采用12V供电,可充分利用现有的制造工艺和技术,降低成本平缓过渡。

    「 第四代A8L双电压系统的节油效果 」

    作为先行者之一,奥迪在第四代A8L之上使用了48V电气系统,并保留了12V电气系统。

    奥迪这套48V电气系统使用了BSG启动/发电一体机(Belt-DrivenStarterGenerator),但由于BSG电机装在曲轴后端(飞轮的另一侧),它并不能用于驱动车辆(无法纯电动),属于最低端的“轻混动系统”,同时也是结构最简单、实现最容易、成本最经济的节油解决方案。

    由于BSG的加持,第四代A8L拥有了以下几项特性,并因此削减了0.7L/100km的油耗:

    1、此前由发动机驱动的高负载部件如今可由48V系统驱动,如空调压缩机、冷却水泵、真空泵等部件;而灯光、音响等低负荷部件则由12V系统(更稳定的铅蓄电池)驱动;

    2、汽车在遇红灯时无需怠速,并可随时顺滑启动,48V BSG电机让点火时间更短,噪音更低,振动更少;

    3、低于60V安全电压,不需要采取额外的电压防护,且成本相对高压混动系统会低廉非常多;

    4、能源再生,重力势能与动能可被BSG逆转为电能,储藏在48V电气系统的锂电池中;

    5、在长下坡路况中,转变为发电机角色的电机在收集能量的同时,也在实施非接触式制动(电磁场的阻力),进一步提升舒适度和安全性。

    可见,第四代A8L的BSG并非什么黑科技,你大可将其看作发动机自启停系统的魔改升级版。话又说回来,自启停系统本来就不是什么好东西,它只不过是车企为了应付日益苛刻的排放法规和燃耗要求做的一份应试作业,对于日常使用体验毫无增益可言,“空调关了、起步慢了、发动机寿命下降了”等等副作用倒是可以用过“自启停关闭按钮”一键屏蔽。

    至于第四代A8L的48V BSG,48V BSG启动比12V更顺滑,且可以带来5%左右的驾驶循环油耗改善,成本仅需大约600元人民币/1%,比日系轻混/作弊软件都来得实惠……

    「 48V电气系统戏路颇广 」

    48V电气系统的可行性自于电池技术的突破,锂电池在尺寸、重量、充放电速度等方面的优势都是铅酸蓄电池所不具备的,但锂电池的低稳定性和低温衰减也是暂时无法解决的问题。

    除了启停系统的性能增益,48V电气系统还能为奥迪的一批神器提供后援服务:

    1、前后空气弹簧:这项高成本技术早已家喻户晓,结构没多复杂,空气弹簧本体、空气压缩机、蓄压器、控制单元、空气管道、减振器等等原件就构成了;原理也很简单,要升高,多充气,空气柱行程增长;要降低,少充气,空气柱行程缩短;要调硬朗/软糯,空气压力与减振器调校都会涉及。48V系统加入之后,空气压缩机的功率可以加大,空悬系统的反应速度得以提升。

    2、主动悬架系统:核心便是前后轴上的电子防倾杆。新A8L的每一根电子防倾杆都由左右两个电机组成,既可以输出扭矩,也可以回收能力,甚至把路面颠簸的能量都能捞回来收到48V电气系统的锂电池包里头,真是算死草……

    3、后轮转向技术:这款玩意也不算新鲜,低速灵敏,高速稳健。虽然奥迪暂未公布后轮转向是否由48V电气系统供电,但使用48V的可能性也并不小,毕竟优势在。

    4、滑行状态:刚刚已提到过的能量回收,其实同时进行的还有空挡滑行。第四代A8L通过传感器收集信息,并在前方路况空闲时关闭发动机进入滑行状态,在30-160km/h的速度区间内进行最长45s的滑行。请注意,滑行极速是160km/h……48V电气系统能有效保持转向助力等电气系统的持续运作。至于非e-tron版本使用真空泵实现制动助力,在滑行状态下如何保证及时和足量的制动力,笔者也想请教一下……

    6、电子增压器:奥迪已经在逐步推进电子增压器,48V电气系统能为发动机的电子增压涡轮提供更稳健的能量来源。

    「 编者结语 」

    降低0.7L/100km油耗并不会惊天地泣鬼神,为空气弹簧、电子防倾杆等部件提供4倍电压也不是黑科技的一部分。48V电气系统并未为汽车工业带来质变,但却是一种良性量变,因为在“12V+48V”双电压系统形式的过度历程中,汽车生产企业与汽车使用者都找到了成本不高、影响最小的解决方案。

    编辑:NIKI

    2018年,汽车引入蓄电池的第100个年头,刚刚入华的第四代奥迪A8L为我们带来了简约但不简单的48V电气系统(当然,2018款S级更早)。