蓄電池裝車100周年 新A8L做了道精妙算術(shù)
技術(shù) 發(fā)布于：2018-04-20 00:15:06
2018年，汽車引入蓄電池的第100個(gè)年頭，剛剛?cè)肴A的第四代奧迪A8L為我們帶來(lái)了簡(jiǎn)約但不簡(jiǎn)單的48V電氣系統(tǒng)（當(dāng)然，2018款S級(jí)更早）。
回顧蓄電池的使用歷史，6V電壓統(tǒng)治了30多年，直至上世紀(jì)50年代汽車的用電設(shè)備開始增加，12V取代了6V，并且一直沿用至今，統(tǒng)治期超過(guò)60年。
其實(shí)，早在20世紀(jì)80年代，SAE就倡議將乘用車標(biāo)準(zhǔn)電氣電壓提升至42V，但最終計(jì)劃擱淺。
現(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，可調(diào)懸架、電動(dòng)助力、多區(qū)自動(dòng)空調(diào)、巡航系統(tǒng)、線控制動(dòng)/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。
如今，在混動(dòng)節(jié)能的當(dāng)代劇本下，各大廠商也意識(shí)到了電氣系統(tǒng)升壓的必要性。2011年由德國(guó)三巨頭（寶馬戴姆勒大眾集團(tuán)）聯(lián)合推出的48V系統(tǒng)，不僅能滿足車載電氣的負(fù)載需求，還能滿足未來(lái)20年甚至更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，汽車產(chǎn)品對(duì)混合動(dòng)力系統(tǒng)的兼容性需求，可謂連接未來(lái)的“橋梁”。
12V電氣系統(tǒng)并不會(huì)一下子轉(zhuǎn)變?yōu)?8V，涉及到生產(chǎn)線以及配套的轉(zhuǎn)換，整體成本與風(fēng)險(xiǎn)都比較大。未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，汽車將以“12V+48V”雙電壓系統(tǒng)形式存在。
雙電壓電氣系統(tǒng)將會(huì)按照電器設(shè)備和電子裝置消耗的功率分組：
1、其中，如空調(diào)、一體式發(fā)電機(jī)/電機(jī)、加熱系統(tǒng)、電動(dòng)渦輪增壓器、電控懸架、電磁閥等大功率用電設(shè)備采用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；
2、消耗功率較小的一組，如照明系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)、儀表中控臺(tái)、電窗門鎖以及發(fā)動(dòng)機(jī)噴油點(diǎn)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(guò)渡。
作為先行者之一，奧迪在第四代A8L之上使用了48V電氣系統(tǒng)，并保留了12V電氣系統(tǒng)。
奧迪這套48V電氣系統(tǒng)使用了BSG啟動(dòng)/發(fā)電一體機(jī)（Belt-DrivenStarterGenerator），但由于BSG電機(jī)裝在曲軸后端（飛輪的另一側(cè)），它并不能用于驅(qū)動(dòng)車輛（無(wú)法純電動(dòng)），屬于最低端的“輕混動(dòng)系統(tǒng)”，同時(shí)也是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)最容易、成本最經(jīng)濟(jì)的節(jié)油解決方案。
由于BSG的加持，第四代A8L擁有了以下幾項(xiàng)特性，并因此削減了0.7L/100km的油耗：
1、此前由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的高負(fù)載部件如今可由48V系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，如空調(diào)壓縮機(jī)、冷卻水泵、真空泵等部件；而燈光、音響等低負(fù)荷部件則由12V系統(tǒng)（更穩(wěn)定的鉛蓄電池）驅(qū)動(dòng)；
2、汽車在遇紅燈時(shí)無(wú)需怠速，并可隨時(shí)順滑啟動(dòng)，48V BSG電機(jī)讓點(diǎn)火時(shí)間更短，噪音更低，振動(dòng)更少；
3、低于60V安全電壓，不需要采取額外的電壓防護(hù)，且成本相對(duì)高壓混動(dòng)系統(tǒng)會(huì)低廉非常多；
4、能源再生，重力勢(shì)能與動(dòng)能可被BSG逆轉(zhuǎn)為電能，儲(chǔ)藏在48V電氣系統(tǒng)的鋰電池中；
5、在長(zhǎng)下坡路況中，轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)角色的電機(jī)在收集能量的同時(shí)，也在實(shí)施非接觸式制動(dòng)（電磁場(chǎng)的阻力），進(jìn)一步提升舒適度和安全性。
可見，第四代A8L的BSG并非什么黑科技，你大可將其看作發(fā)動(dòng)機(jī)自啟停系統(tǒng)的魔改升級(jí)版。話又說(shuō)回來(lái)，自啟停系統(tǒng)本來(lái)就不是什么好東西，它只不過(guò)是車企為了應(yīng)付日益苛刻的排放法規(guī)和燃耗要求做的一份應(yīng)試作業(yè)，對(duì)于日常使用體驗(yàn)毫無(wú)增益可言，“空調(diào)關(guān)了、起步慢了、發(fā)動(dòng)機(jī)壽命下降了”等等副作用倒是可以用過(guò)“自啟停關(guān)閉按鈕”一鍵屏蔽。
至于第四代A8L的48V BSG，48V BSG啟動(dòng)比12V更順滑，且可以帶來(lái)5%左右的駕駛循環(huán)油耗改善，成本僅需大約600元人民幣/1%，比日系輕混/作弊軟件都來(lái)得實(shí)惠……
48V電氣系統(tǒng)的可行性自于電池技術(shù)的突破，鋰電池在尺寸、重量、充放電速度等方面的優(yōu)勢(shì)都是鉛酸蓄電池所不具備的，但鋰電池的低穩(wěn)定性和低溫衰減也是暫時(shí)無(wú)法解決的問(wèn)題。
除了啟停系統(tǒng)的性能增益，48V電氣系統(tǒng)還能為奧迪的一批神器提供后援服務(wù)：
1、前后空氣彈簧：這項(xiàng)高成本技術(shù)早已家喻戶曉，結(jié)構(gòu)沒多復(fù)雜，空氣彈簧本體、空氣壓縮機(jī)、蓄壓器、控制單元、空氣管道、減振器等等原件就構(gòu)成了；原理也很簡(jiǎn)單，要升高，多充氣，空氣柱行程增長(zhǎng)；要降低，少充氣，空氣柱行程縮短；要調(diào)硬朗/軟糯，空氣壓力與減振器調(diào)校都會(huì)涉及。48V系統(tǒng)加入之后，空氣壓縮機(jī)的功率可以加大，空懸系統(tǒng)的反應(yīng)速度得以提升。
2、主動(dòng)懸架系統(tǒng)：核心便是前后軸上的電子防傾桿。新A8L的每一根電子防傾桿都由左右兩個(gè)電機(jī)組成，既可以輸出扭矩，也可以回收能力，甚至把路面顛簸的能量都能撈回來(lái)收到48V電氣系統(tǒng)的鋰電池包里頭，真是算死草……
3、后輪轉(zhuǎn)向技術(shù)：這款玩意也不算新鮮，低速靈敏，高速穩(wěn)健。雖然奧迪暫未公布后輪轉(zhuǎn)向是否由48V電氣系統(tǒng)供電，但使用48V的可能性也并不小，畢竟優(yōu)勢(shì)在。
4、滑行狀態(tài)：剛剛已提到過(guò)的能量回收，其實(shí)同時(shí)進(jìn)行的還有空擋滑行。第四代A8L通過(guò)傳感器收集信息，并在前方路況空閑時(shí)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入滑行狀態(tài)，在30-160km/h的速度區(qū)間內(nèi)進(jìn)行最長(zhǎng)45s的滑行。請(qǐng)注意，滑行極速是160km/h……48V電氣系統(tǒng)能有效保持轉(zhuǎn)向助力等電氣系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)作。至于非e-tron版本使用真空泵實(shí)現(xiàn)制動(dòng)助力，在滑行狀態(tài)下如何保證及時(shí)和足量的制動(dòng)力，筆者也想請(qǐng)教一下……
6、電子增壓器：奧迪已經(jīng)在逐步推進(jìn)電子增壓器，48V電氣系統(tǒng)能為發(fā)動(dòng)機(jī)的電子增壓渦輪提供更穩(wěn)健的能量來(lái)源。
降低0.7L/100km油耗并不會(huì)驚天地泣鬼神，為空氣彈簧、電子防傾桿等部件提供4倍電壓也不是黑科技的一部分。48V電氣系統(tǒng)并未為汽車工業(yè)帶來(lái)質(zhì)變，但卻是一種良性量變，因?yàn)樵?ldquo;12V+48V”雙電壓系統(tǒng)形式的過(guò)度歷程中，汽車生產(chǎn)企業(yè)與汽車使用者都找到了成本不高、影響最小的解決方案。
（圖/文/攝：皆電 黃恒樂(lè)）
簡(jiǎn)介：男，識(shí)字。
