混合動力汽車(chē)是介于燃油汽車(chē)和(hé)純電(diàn)動汽車(chē)之間(jiān)的一種新能源汽車(chē)，通(tōng)過電(diàn)力混動的引入使燃油損耗大(dà)幅降低(dī)，據工信部數(shù)字大(dà)約可(kě)以降低(dī)一半左右。因此就目前來(lái)看，混合動力汽車(chē)無論是在成本、技(jì)術(shù)還(hái)是性能上(shàng)都要比純電(diàn)動汽車(chē)更容易被消費者所接受，因此在歐美國家(jiā)和(hé)日本現在推出了衆多(duō)的混合動力汽車(chē)。混合動力汽車(chē)和(hé)純電(diàn)動汽車(chē)最大(dà)的不同在于其電(diàn)池組的容量要小(xiǎo)的多(duō)，而電(diàn)池組的充電(diàn)也不是必須在充電(diàn)樁，而可(kě)以利用燃油機過剩的能力來(lái)充電(diàn)。而和(hé)電(diàn)池容量相關的是兩種車(chē)輛(liàng)所采用的電(diàn)池組電(diàn)壓也相差很(hěn)大(dà)，Tesla model s電(diàn)池組電(diàn)壓為(wèi)400V直流，而很(hěn)多(duō)混動車(chē)電(diàn)壓僅為(wèi)48V直流。下面就讓我們來(lái)了解下48V混動車(chē)電(diàn)池情況。
近日，日立公司針對中混動力汽車(chē)開(kāi)發出了适合小(xiǎo)排量車(chē)型的高(gāo)動力輸出的48V锂離子電(diàn)池組，由于其系統兼備良好的降低(dī)油耗效果和(hé)較高(gāo)的性價比，有(yǒu)望在中國和(hé)歐洲普及。目前市場(chǎng)上(shàng)的48V系統主要用于微混和(hé)弱混合動力汽車(chē)，此次日立開(kāi)發的锂離子電(diàn)池組進一步開(kāi)拓了48V系統在混動汽車(chē)領域的應用。
48V系統的概念
為(wèi)了更有(yǒu)效的節能減排，提高(gāo)燃油經濟性，人(rén)們在發動機本身改造與換一套全新的動力系統之間(jiān)，找到了一個(gè)新的系統，就是混合動力系統。現在普遍應用的是油 電(diàn)混合系統，即在汽柴發動機的車(chē)上(shàng)，再加上(shàng)一個(gè)電(diàn)動機，兩個(gè)發動機一起工作(zuò)。最初的微混系統是在傳統內(nèi)燃機上(shàng)的啓動電(diàn)機(一般為(wèi)12V)上(shàng)加裝了皮帶驅動 啓動電(diàn)機(BSG)，該電(diàn)機為(wèi)發電(diàn)啓動(Stop-Start)一體(tǐ)式電(diàn)動機，用來(lái)控制(zhì)發動機的啓動和(hé)停止，從而取消了發動機的怠速，降低(dī)了油耗和(hé)排放， 也就是所說的12V微混系統，具有(yǒu)自動啓停的功能。
48V系統是對12V微混自動啓停系統的改進，該系統電(diàn)壓為(wèi)48V，用能量小(xiǎo)于一度電(diàn)的功率型锂離子電(diàn)池代替傳統的鉛酸電(diàn)池，用BSG電(diàn)機代替傳統的啓動電(diàn)機和(hé)發電(diàn)機，相當于一個(gè)增強版的自動啓停系統，除了自動啓停的功能之外，還(hái)能夠在必要的時(shí)候，提供輔助動力。
48V系統的來(lái)源
48V系統的概念最早來(lái)源于2011年德國的幾個(gè)整車(chē)廠商包括奧迪、寶馬、戴姆勒、保時(shí)捷和(hé)大(dà)衆聯手推出的并制(zhì)定了LV148标準。2013年6月，歐盟批準了2020年二氧化碳排放标準，該标準要求到2020年新車(chē)平均二氧化碳排放水(shuǐ)平控制(zhì)在95克/公裏；歐洲汽車(chē)制(zhì)造廠商如果将來(lái)不能滿足有(yǒu)關CO2 排放量限制(zhì)的要求，将面臨每車(chē)每超每克最高(gāo)95歐元的罰款。這種強制(zhì)性的标準促使整車(chē)廠和(hé)零部件供應商從不同技(jì)術(shù)路線降低(dī)車(chē)輛(liàng)的油耗，48V系統因其增加 有(yǒu)限成本能顯著節能減排的優勢，成為(wèi)業界內(nèi)人(rén)士關注的焦點。
48V系統的優勢及關鍵技(jì)術(shù)
英飛淩公司認為(wèi)48V系統的發展是基于以下幾點：
12V啓停雖然低(dī)成本，但(dàn)是CO2減排有(yǒu)限；
高(gāo)壓混合動力減排多(duō)，但(dàn)是系統成本增加較多(duō)；
48V以接近12V啓停系統的成本；
提供接近高(gāo)壓混合動力技(jì)術(shù)的性能；
CO2 減排最多(duō)可(kě)達15%甚至更多(duō)；
系統成本目标是小(xiǎo)于1000歐元；
可(kě)提供除動力系統以外的負載以更高(gāo)級更節能的設計(jì)。
相對于12V微混系統的優勢，德爾福派克亞太區(qū)新能源産品經理(lǐ)洪英林給我們舉了一個(gè)例子：“比如說空(kōng)調，傳統汽車(chē)在等紅燈的時(shí)候，發動機處于怠速，皮帶 驅動的空(kōng)調壓縮機可(kě)以繼續工作(zuò)，空(kōng)調照樣制(zhì)冷。但(dàn)是對于有(yǒu)啓停功能的車(chē)來(lái)說，等紅燈時(shí)需要轉換到電(diàn)動空(kōng)調，不然乘客就要忍受等紅燈或堵車(chē)的時(shí)候沒有(yǒu)空(kōng)調的 環境。一個(gè)電(diàn)動空(kōng)調壓縮機的功率最低(dī)要2.5kw，如果用12V供電(diàn)，電(diàn)網就難以承受，用48V就沒有(yǒu)問題了。此外48V一側還(hái)可(kě)以給主動懸架，電(diàn)動轉 向，電(diàn)動暖風等供電(diàn)。”
目前日本市場(chǎng)上(shàng)的主流是配置100V以上(shàng)高(gāo)電(diàn)壓型電(diàn)池的強混動力汽車(chē)，采用的是100V以上(shàng)的锂離子充電(diàn)電(diàn)池模組，雖然能使混合動力汽車(chē)(HEV)大(dà)幅提高(gāo)燃油效率，但(dàn)專用元件和(hé)耐壓元件成本高(gāo)。使用48V系統也會(huì)增加成本，但(dàn)是相對于純電(diàn)動汽車(chē)或強混汽車(chē)的成本來(lái)說，48V系統可(kě)節省成本40%~60%，而且48V锂離子充電(diàn)電(diàn)池模組還(hái)能提高(gāo)10～15%的燃油效率。
48V系統規格的關鍵之一在于锂離子電(diàn)池技(jì)術(shù)，锂離子電(diàn)池技(jì)術(shù)可(kě)提供較鉛酸化學電(diàn)池更高(gāo)(3倍)的能量密度，尺寸、重量等方面降低(dī)。48V锂離子電(diàn)池的充電(diàn)性能更佳，能夠更有(yǒu)效率地存儲汽車(chē)制(zhì)動回收能量，為(wèi)汽車(chē)中所需越來(lái)越多(duō)的電(diàn)子負載(如前排座椅加熱、可(kě)加熱式擋風玻璃、後避震器(qì))提供更多(duō)功率。
48V锂離子電(diàn)池系統的應用現狀
48V系統的關鍵之一是锂離子電(diàn)池技(jì)術(shù)，锂離子電(diàn)池相比于鉛酸電(diàn)池和(hé)鎳氫電(diàn)池具有(yǒu)較高(gāo)的能量密度和(hé)較好的充放電(diàn)性能。锂離子電(diàn)池單體(tǐ)電(diàn)壓高(gāo)達3.7V， 為(wèi)了達到電(diàn)動汽車(chē)使用的電(diàn)壓要求，就需要将單體(tǐ)電(diàn)池進行(xíng)串并聯組成電(diàn)池組，以滿足電(diàn)動汽車(chē)使用時(shí)需要的高(gāo)能量高(gāo)功率條件。一般情況下，汽車(chē)電(diàn)源系統會(huì)将電(diàn) 池組看作(zuò)單個(gè)電(diàn)池，在汽車(chē)行(xíng)駛啓停的過程中，整個(gè)電(diàn)池組進行(xíng)着頻繁的充電(diàn)和(hé)放電(diàn)過程。電(diàn)池組是由單體(tǐ)組成的，在出廠前并不能保證電(diàn)池單體(tǐ)絕對的一緻性，如 果電(diàn)池組中的一個(gè)電(diàn)池經過多(duō)個(gè)充電(diàn)/放電(diàn)周期後，其充電(diàn)狀态不能周期性地與其它電(diàn)池平衡，最終會(huì)進入深度放電(diàn)狀态，從而導緻損壞，并最終形成電(diàn)池組故障， 因此我們就需要電(diàn)池檢測系統(BMS： Battery Management System)來(lái)監視(shì)測量電(diàn)池組和(hé)單個(gè)電(diàn)池的整體(tǐ)情況，包括電(diàn)壓、電(diàn)流、荷電(diàn)狀态等，以及時(shí)更換單體(tǐ)電(diàn)池以延長電(diàn)池組的續航能力和(hé)使用壽命。
此次日立新開(kāi)發的48V锂離子電(diàn)池組是将BMS基闆、電(diàn)池單體(tǐ)、繼電(diàn)器(qì)、保險絲組裝載于同一箱體(tǐ)內(nèi)，可(kě)組裝性強、可(kě)靠性高(gāo)，這種電(diàn)池組能夠在車(chē)輛(liàng)加速、減速，以及制(zhì)動時(shí)能量再生(shēng)供應等各種情況下，支持混合動力車(chē)型發動機和(hé)電(diàn)機的高(gāo)效運轉。
目前市場(chǎng)上(shàng)的48V锂離子電(diàn)池組一般由12~13個(gè)單體(tǐ)電(diàn)池組成，多(duō)用于小(xiǎo)型純電(diàn)動車(chē)領域如電(diàn)動自行(xíng)車(chē)、電(diàn)動摩托車(chē)、電(diàn)動三輪車(chē)等，還(hái)有(yǒu)電(diàn)動工具等方面；主要的車(chē)用锂離子動力電(diàn)池生(shēng)産廠商有(yǒu)中航锂電(diàn)，中信國安盟固利和(hé)萬向集團等。
在混動汽車(chē)領域，48V锂離子電(diàn)池組系統主要應用在微混或弱混動力系統，處于研發和(hé)限量生(shēng)産水(shuǐ)平。在開(kāi)發更加節能的汽車(chē)産品的要求下，車(chē)企巨頭正在紛紛 開(kāi)發采用48V自動啓停系統的汽車(chē)産品。全球領先行(xíng)業研究機構IHS發布報告稱，到2025年，48V輕度混動車(chē)将占到全部混動車(chē)的一半以上(shàng)，95%的輕 度混動車(chē)将采用48V方案。
此次日立開(kāi)發的48V锂離子電(diàn)池組可(kě)以應用到中度混合電(diàn)動車(chē)上(shàng)，具有(yǒu)更高(gāo)的輸入功率和(hé)輸出功率，而且電(diàn)池單體(tǐ)在耐低(dī)溫方面性能卓越，輸出密度是以往日立電(diàn)池單體(tǐ)的1.5倍，兼備良好的降低(dī)油耗效果和(hé)較高(gāo)的性價比，為(wèi)中混汽車(chē)在中國和(hé)歐洲的普及起到了推動作(zuò)用。
