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随着世界主要发达经济体排放标准的不断提高，为了满足日益严苛的排放法规，广大车企持续加大对于节能减排技术的研发投入。近日一则国内某知名动力电池企业与博世集团达成协议，为其在全球范围内提供48V轻混系统动力电池的新闻让48V轻混系统走入人们的视野，在今年的成都车展上更是亮相了多款搭载48V系统的中高端车型，让广大消费者对于48V系统的关注度陡然提升。48V轻混系统最早由奥迪、宝马、戴姆勒、保时捷和大众公司在2011年联合提出，用以替代目前汽车上采用的12V系统，由于48V轻混系统在减排效果和经济性方面的突出优势使其成为了主流的传统燃油车减排技术之一，在目前纯电动汽车相关技术还并不是完全成熟，特别是成本高企的现状下，48V轻混系统赢得了广大车企和消费者的认可和青睐。根据相关机构的统计数据预测，到2025年排放法规严苛的亚太、北美和欧洲地区对于48V混动系统的需求量将达到1100万套左右。 48V系统为何能够获得广大厂商和消费者的一致认可呢?这就要从48V轻混系统的特性说起，在传统的燃油车上为了提升燃油经济性，往往会安装自动启停系统，但是由于传统的12V系统输出能力较弱，因此车辆起步动力滞后，同时节油效果也不明显，因此许多消费者会选择直接关掉自动启停系统。但是更换为48V系统后，可以提供更高的输出功率，可以有效的缩短车辆启动时间，提高自动启停系统的舒适性，并使发动机尽快进入万有特性中的经济区，可以使得节油效果提升10-15%。48V系统的加入也让制动能量的回收成为了可能，在拥堵的城市中走走停停成为常态，大量的燃油就消耗在了持续的车辆起步过程，而48V轻混系统能够实现制动能量回收，相关研究表明在NEDC工况下，通过制动能量的回收和再利用最多能够降低24%燃油消耗量，在实际使用中也可以实现10-15%的节油效果。 48V系统最重要的优势还是成本，我们以广受欢迎的强混系统的代表丰田卡罗拉为例，虽然其有着出色的节油效果，但是其单套系统的成本在17000元左右，节油效果在15%-20%，相比之下48V轻混系统由于电池容量较小，系统复杂程度较低，因此单套系统的成本仅在5000元左右，节油效果在10-15%，因此48V轻混系统仅用强混系统30%左右的成本，就实现其70%左右的节油效果，出色的性价比使得采用48V轻混系统车辆具有不错的节油效果的同时价格也更为亲民，更容易为广大消费者所接受。 48V系统凭借着高性价比和良好的节油效果，在排放法规日益严苛的当下得到了广泛的关注，但是将传统的12V系统升级到48V系统需要解决诸多棘手的问题。首先，为了降低车辆改造的成本，车灯、显示屏和车载电脑等低功率负载仍将使用传统的12V电压，而48V电压则主要负责动力总成、空调和底盘等大功率负载，因此48V系统要同时提供12V和48V两套供电系统，这两套系统之间通过一个DC/DC转换器进行连接，如果发生接地失效，48V系统上的高压电流会直接流入12V系统，从而对低压线路上的元器件造成严重的伤害，因此完善电路设计，实现两套电压系统组件的分离是48V系统面临的重要挑战之一。 随着电压的升高，电磁兼容也是一项不得不考虑的问题，48V系统的DC/DC转换器和驱动电机及其控制器产生的强电磁辐射可能会干扰车载设备间的CAN通信，进而影响车辆的安全性，因此在48V系统的设计中如何解决电磁兼容问题是我们面临的另外一项重大挑战。 出于成本和体积等因素的考虑，48V系统的电池容量相对比较小，通常低于1kWh，因此在汽车起步和刹车制动能量回收的过程中，作为48V系统核心的锂离子电池通常需要在较高的倍率下进行充放电，大电流充放电本身就会造成的电池寿命的加速衰降，同时大电流产生的高温还会进一步加剧锂离子电池寿命的衰降。因此高性能锂离子电池的设计和热管理系统设计成为了决定48V系统性能的核心挑战之一。 48V系统对于成本的极致追求，也对企业的成本控制能力提出了非常高的要求，相关研究显示到2020年48V系统的成本将下降到5000元以内，如何在保证高性能的同时实现低成本将是各大48V系统供应商面临的重要挑战之一。 因此虽然48V系统有着巨大的市场需求量，但是其过高技术壁垒让众多企业望而却步，大部分企业难以在性能和成本之间得到完美的平衡，只有极少数的企业凭借着深厚的技术积累和强大的成本管控能力在这一领域取得了令人瞩目的成绩。这其中要以A123公司的48V系统最具有代表性，万向早在1999年就宣布进入新能源汽车行业，2002年万向电动汽车有限公司成立，2014年万向以1.5亿美元的价格收购了由先后出任宝马、福特设计中心总裁的亨德里克·菲斯克一手创办的菲斯克汽车公司，进军新能源汽车领域，万向最重要的一笔收购是2012年对于美国A123公司的收购，借此万向不但掌握了动力电池的生产技术，还获得了A123的核心技术——“超级磷酸铁锂”，凭借着超级磷酸铁锂材料方面的技术优势，万向成功研制了超高功率锂离子电池，其功率密度达到了惊人的5900W/kg，工作温度范围涵盖了-30-65℃，满足多工况复杂条件下的使用需求，为高性能48V轻混系统的研制奠定了良好的基础。 在新能源汽车领域20载默默耕耘，厚积薄发的万向终于迎来了爆发的一天，2017年2月万向公司宣布获得了上汽通用260万套48V超级纳米磷酸铁锂轻混系统订单，订单总额超10亿美元，一举确立了万向公司在48V系统领域的龙头地位。 |
