隨著排放法規(guī)的不斷升級(jí)以及對(duì)未來(lái)能源狀況的擔(dān)憂，越來(lái)越多的新能源車型不斷涌現(xiàn)，從廣為人知的純電動(dòng)車到各種混合動(dòng)力車型。車型中涌現(xiàn)出很多概念，比如48V、HEV、PHEV等，那么這么多車型到底是什么樣的呢？今天小編就從概念層面來(lái)和大家簡(jiǎn)單梳理一下。
傳統(tǒng)燃油汽車的電氣架構(gòu)
要想深入了解各種新能源汽車與傳統(tǒng)燃油汽車的區(qū)別，我們首先要了解現(xiàn)有傳統(tǒng)燃油汽車的電氣架構(gòu)是怎樣的？在這里找到了一輛傳統(tǒng)燃油車的電氣原理圖
正如您在這張圖片中看到的，車輛的所有電氣元件或系統(tǒng)均由紅色圈出的 12V 電池供電。需要強(qiáng)調(diào)的是，這里的電池是12V的。我們通常開家用車。基本上都是12V電池。在工作原理上，在汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)不啟動(dòng)之前，需要這塊電池給所有的電子元件供電，而這塊電池需要用來(lái)給啟動(dòng)機(jī)供電，通過(guò)工作來(lái)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的首發(fā)。一旦發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，它由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。發(fā)電機(jī)可以持續(xù)發(fā)電，進(jìn)而為車輛和電池供電。
傳統(tǒng)燃油汽車只有一個(gè)電池。
這是什么
那么，48V的概念是什么？上一節(jié)我們簡(jiǎn)單提到了傳統(tǒng)燃油車的電氣結(jié)構(gòu)。目的是為了讓大家更容易理解48V的概念。我們先來(lái)一張48V的電氣結(jié)構(gòu)圖
通過(guò)這個(gè)架構(gòu)圖我們可以很明顯的看出區(qū)別。除了原來(lái)的12V電池外，還增加了48V電池。我們不管48V電池是干什么用的，至少這是最明顯的區(qū)別，而所謂的48V概念就是以這塊48V電池命名的。
48V系統(tǒng)的工作原理
那我們來(lái)看看這個(gè)48V的電池是干什么的。這里我們以?shī)W迪A8的48V系統(tǒng)為例。在奧迪A8中，這個(gè)系統(tǒng)被稱為MHEV
英文名稱：Mild.
所以，我們一般稱之為輕混或微混。
在這輛奧迪A8中，車輛結(jié)構(gòu)如下
車輛后部有一個(gè)12V電池和一個(gè)48V電池，還有一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器，用于升壓和降壓，可以讓48V電池給12V電池供電， 12V電池也可以給48V電池供電。 BSG電機(jī)設(shè)置在車輛的前端。通過(guò)BSG的英文全稱：Belt，可以猜出它是一體的起動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，與發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)由皮帶驅(qū)動(dòng)。
第一幕：剎車過(guò)程
當(dāng)車輛在行駛過(guò)程中遇到紅燈時(shí)，需要對(duì)車輛進(jìn)行制動(dòng)。在傳統(tǒng)車輛中，制動(dòng)過(guò)程是輪轂與制動(dòng)卡盤之間的摩擦消耗了車輛的動(dòng)能，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，這部分能量起不到任何作用，白白浪費(fèi)掉了。在48V混合動(dòng)力汽車上，在這種工況下進(jìn)行能量回收，將車輛的動(dòng)能回收到48V電池中，減少能源浪費(fèi)。
如下圖：
在制動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行能量回收時(shí)，主要的能量回收是前輪能量回收。
第二種場(chǎng)景：車輛啟動(dòng)過(guò)程
當(dāng)遇到紅燈時(shí)，車輛需要?jiǎng)x車等待紅燈；當(dāng)紅燈變綠時(shí)，車輛需要從靜止?fàn)顟B(tài)啟動(dòng)。對(duì)于傳統(tǒng)燃油車來(lái)說(shuō)，啟動(dòng)只能依靠發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出，但在48V混合動(dòng)力汽車中，啟動(dòng)過(guò)程依賴于48V電池。 48V電池為BSG電機(jī)供電，讓BSG電機(jī)將動(dòng)能傳遞給發(fā)動(dòng)機(jī)。
如下圖：
這種啟動(dòng)過(guò)程既保證了啟動(dòng)的平穩(wěn)性，又降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的能耗，從而節(jié)省了油耗。
第三幕：巡航過(guò)程
車輛在巡航模式下行駛時(shí)，車輛可以回收能量，將能量轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存在48V電池中
48V 是唯一的解決方案嗎？
至于為什么是48V，一般的說(shuō)法是歐盟規(guī)定的安全電壓是60V。如果超過(guò)此電壓，則需要在電路中添加額外的絕緣裝置。 48V系統(tǒng)的充電電壓高達(dá)56V，非常接近60V。上限，即安全電壓范圍內(nèi)相對(duì)較高的電壓。
所以，接下來(lái)可能會(huì)出現(xiàn)另一個(gè)問題。雖然48V在安全電壓范圍內(nèi)是一個(gè)比較高的值，但一定要選擇48V嗎？不能36V、24V嗎？
大家都應(yīng)該知道，在同樣的電流范圍內(nèi)，電壓越高，電功率越大。正如問題所說(shuō)，48V 不是唯一的解決方案，還有其他選擇。例如，奧迪 A4 使用 12V 鋰電池的輕混。
這是奧迪 A4 的布局：
我們看到，在這個(gè)車型中，兩塊12V電池布置在車輛后部鋰離子動(dòng)力蓄電池規(guī)格，一個(gè)是和傳統(tǒng)車輛一樣的12V電池，還有一個(gè)是12V鋰離子電池，后者和傳統(tǒng)車輛一樣前面提到的48V電池也是如此。
我們來(lái)看看奧迪A4在各種工況下
能量回收過(guò)程
驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)情況決定是進(jìn)行巡航還是能量回收，在能量回收的過(guò)程中還能區(qū)分是只回收前輪能量還是全輪能量。
發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)狀態(tài)
發(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)，車輛仍能以 55-160km/h 的速度巡航最多 10 秒?，F(xiàn)階段，車輛很多配件的供電都來(lái)自12V鋰電池
預(yù)測(cè)性關(guān)閉和啟動(dòng)
車輛上有許多傳感器。通過(guò)這些傳感器，車輛可以判斷前方是否有靜止的車輛。我們從這個(gè)動(dòng)畫中可以看出，當(dāng)車輛判斷前方有停止的車輛時(shí)，會(huì)提前關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)。轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)速表清晰可見，前車起步和離去時(shí)，后車可預(yù)知啟動(dòng)。
根據(jù)駕駛員的意圖啟動(dòng)和停止
注意左上角和右上角的小窗口。當(dāng)駕駛員踩剎車時(shí)，只要車速低于設(shè)定的閾值，即22km/h，車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。轉(zhuǎn)速表顯示這一點(diǎn)，當(dāng)駕駛員松開剎車并踩下油門踏板時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)。
從這些可以看出，這種混合動(dòng)力的啟停與我們現(xiàn)在使用的傳統(tǒng)車輛的啟停有很大的不同，能帶來(lái)的節(jié)油效果是理論上的。它應(yīng)該更好。我沒有做過(guò)實(shí)際數(shù)據(jù)的對(duì)比鋰離子動(dòng)力蓄電池規(guī)格，也沒有可靠的結(jié)論，但理論上應(yīng)該會(huì)更好。希望有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的朋友也可以分享一下。
這是什么
HEV的英文全稱是：.看起來(lái)和上面說(shuō)的48V差不多，但是這里說(shuō)的混合動(dòng)力和之前的48V最大的區(qū)別就是電池了。前面的48V混合動(dòng)力電池就是48V電池，這里使用的混合動(dòng)力就是電池。突破48V限制，可使用高壓電池。
這里以豐田的混合動(dòng)力系統(tǒng)為例，介紹這款混合動(dòng)力車的工作原理
首先我們來(lái)看看豐田混合動(dòng)力車的主要部件
從這個(gè)結(jié)構(gòu)圖可以很清楚的看到，車輛后面有一個(gè)電池，而且這個(gè)電池明顯比48V的電池大很多。這就是我們所說(shuō)的明顯差異。這里的電池容量越大，電壓越高，能提供的功率自然也就越高，這也是為什么車頭的發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)面有一個(gè)“馬達(dá)”，因?yàn)橛凶銐虻墓β黍?qū)動(dòng)電機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)都有動(dòng)力。分離裝置，這個(gè)裝置是切換車輛的動(dòng)力，根據(jù)車輛的行駛情況來(lái)判斷是需要電機(jī)驅(qū)動(dòng)還是發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，接下來(lái)我們具體看車輛的工作過(guò)程。
HEV 的工作原理
當(dāng)車輛停放時(shí)
發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)都停止，能耗最小
車輛需要啟動(dòng)時(shí)
車輛啟動(dòng)時(shí)，電機(jī)在電池的驅(qū)動(dòng)下開始工作，而發(fā)動(dòng)機(jī)仍處于停止?fàn)顟B(tài)。
車輛低速行駛時(shí)
此時(shí)，只有電機(jī)還在工作，發(fā)動(dòng)機(jī)還在停機(jī)。
當(dāng)車輛加速時(shí)
隨著車輛加速，發(fā)動(dòng)機(jī)開始干預(yù)車輛處于最佳工作狀態(tài)的行駛
正常駕駛時(shí)
發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最佳運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)也給電池充電，讓電池儲(chǔ)存更多的電能
當(dāng)車輛剎車和減速時(shí)
發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作，電池回收能量供后續(xù)使用
以上就是一般混合動(dòng)力汽車的一般工作原理，接下來(lái)我們來(lái)看看HEV汽車的一般電池規(guī)格
HEV 電池規(guī)格
市場(chǎng)上HEV車型還是蠻多的，比如豐田卡羅拉雙引擎E+，看看動(dòng)力系統(tǒng)的參數(shù)配置
鋰離子電池，純電動(dòng)續(xù)航可達(dá)55km
另一個(gè)例子是比亞迪的秦PRO
同樣采用三元鋰電池，功率9kwh，純電動(dòng)續(xù)航53km
MG 6 混合動(dòng)力
使用磷酸鐵鋰電池，電池電量11.1kwh，純電動(dòng)續(xù)航可達(dá)70km
從這些車型來(lái)看，電池的容量普遍不大，續(xù)航里程也很有限，更多的是起到輔助作用。
這是什么
從名字我們可以看出PHEV和HEV很相似，是的，我們先來(lái)看看PHEV的英文全稱Plug-in，很明顯，多了一個(gè)Plug-in，它是什么是代表的意思嗎？前面介紹 HEV 時(shí)，我們提到 HEV 和 48V 的一個(gè)很大區(qū)別是更大的電池。在HEV車型中，電池的動(dòng)力來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)，而不是外部，那么在PHEV車型中，同樣有這樣一個(gè)電池，不同的是這個(gè)電池的電力可以來(lái)自外部，即就是，電池是通過(guò)充電設(shè)備充電的，所以才叫PHEV。
PHEV 的工作原理
PHEV和HEV在車輛結(jié)構(gòu)上非常相似，在工作模式上有很多相似之處，但也有一些明顯的區(qū)別。這里我們重點(diǎn)介紹PHEV和HEV的主要區(qū)別，或者以豐田的系統(tǒng)為例
充電過(guò)程
通過(guò)充電樁為 PHEV 車型的電池充電是 PHEV 與 HEV 區(qū)別的一個(gè)非常重要的點(diǎn)。
加快進(jìn)程
在加速過(guò)程中，無(wú)需啟動(dòng)電機(jī)即可驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，這也與HEV車型不同
高速行駛時(shí)
在PHEV車型中，仍然可以只使用電機(jī)進(jìn)行高速行駛，而不是使用發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)
當(dāng)出現(xiàn)高速高負(fù)荷情況時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)可以啟動(dòng)干預(yù)
除了這里提到的特殊點(diǎn)外，其他工作流程與HEV基本相同。停車時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)停止工作，啟動(dòng)過(guò)程中和低速行駛時(shí)。只驅(qū)動(dòng)電機(jī)，在剎車和減速的過(guò)程中，能量會(huì)被回收，能量會(huì)儲(chǔ)存在電池中以備后用。
PHEV 電池規(guī)格
在工作原理上，PHEV車型的電池似乎有更多的工作條件，那么它的電池規(guī)格應(yīng)該更大嗎？讓我們簡(jiǎn)單介紹一下幾款PHEV車型。這里可能沒有足夠的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)得出任何定量的結(jié)論，只是為了有一個(gè)感性的理解。
浩英
配備鋰離子電池，16.3kwh，純電動(dòng)續(xù)航可達(dá)85km
領(lǐng)克公司 05
三元鋰電池，17.7kwh，純電動(dòng)續(xù)航81km
比亞迪漢
配備磷酸鐵鋰電池，1節(jié)8.3kwh電池，續(xù)航里程可達(dá)100km以上。
從這些隨機(jī)選擇的車型數(shù)據(jù)來(lái)看，PHEV的電池容量確實(shí)普遍高于HEV車型。
結(jié)論
本文從基本概念和工作原理的角度，簡(jiǎn)要梳理了48V、HEV、PHEV車型的異同。各種車型的不斷涌現(xiàn)，旨在降低油耗和排放。 ，節(jié)約能源，而且每個(gè)OEM選擇的路線都會(huì)不同，現(xiàn)在是百花齊放的時(shí)代，哪一個(gè)是最好的解決方案，相信現(xiàn)在沒有人能給出確切的答案，還有很多其他的新的不涉及能源模型。比如純電動(dòng)（EV）的概念大家應(yīng)該都很熟悉了，還有程序擴(kuò)展、氫能等，在以后的文章中會(huì)逐步完善。