国五落地国六将至 48V轻混技术渐成 “ 新宠

寂静回声

面对12V系统节油效果不佳、电机与电池的性能受限等种种问题，全新48V系统应运而生。凭借优化燃油经济性、降低排放的强大优势，搭载48V系统的汽车被越来越多的整车厂所认可。来自HIS的最新预测，到2025年，全球48V汽车年产量将达到1,360万辆，而这其中有约800万辆将在中国生产。48V轻混技术的巨大潜力由此可见一斑。
众所周知，汽车最早搭载的是12V电源电压，但由于12V电源蓄电池的电量不足，无法长时间为全车用电器提供电源，因此在使用自动启停功能时，发动机需要频繁起动，并且能量回收不充分，节油不彻底。然而搭载48V电源系统将拥有更高的蓄电池容量和更高的电压，可以游刃有余地为全车用电器提供能源。同时高电压设计能够支持更大功率的起动机，自动启停功能的反应速度将进一步得到提升。这意味着，起步时用电机，滑行时用电机回收能量，全油门时电机还能协助输出动力。不仅如此，空调也能使用电机，发动机熄火后也不会停止工作。此外，48V轻混系统除了优化当前的自动启停功能，还具备发动机停机滑行、航行与制动能量回收、加速助力和电巡航等优势。

图1. 博格华纳eBooster® 电子增压器
eBooster®电子增压器依托48V轻混技术研发，是博格华纳面向未来高效发动机最新的创新解决方案之一（见图1）。作为传统涡轮增压系统的重要补充，该项电子增压器技术是能够充分利用48 V电源根据需求提供高效的增压解决方案，实现完美的低速扭矩，为汽车制造厂商研发高效发动机打下坚实基础。因此，该技术一经推出便受到全球各大汽车制造商的广泛关注。据透露，目前已有不少国内整车厂正在与博格华纳就eBooster®电子增压器技术开展紧密合作，相信不久的将来就会有新的动作。

图2. 发动机转速与后轮扭矩曲线图（数据来源：福特野马2.3L EcoBoost 测试车，1ft-lbs=1.3558Nm）
事实也证明了博格华纳创新的eBooster®电子增压器技术带来的卓越成效。例如，2015款测试车福特野马2.3升发动机在配备eBooster®和较大的涡轮增压器之后，所有发动机转速下的扭矩都可以得到大约38%的提升，并且在发动机高转速时提高功率78%（由图2可以明显看出）。由图3可以看出，通过安装eBooster和涡轮增压器，可以获得更好的扭矩、功率、响应时间。

图3. 不同系列的参数对比（数据来源: 福特野马2.3L EcoBoost 测试车）
48V与eBooster®：强强联合缔造强劲动力
基于48V的eBooster®可实现输出功率为5-6kW，最大转速72,000转。更重要的是，达到90%最大转速仅需230ms。其次，瞬时功率可以达到6.2kW，在持续工作中，功率也可以达到2-3kW。为了兼顾系统整级效率问题，博格华纳并没有把eBooster®的功率设置在更高的范围。究其原因，是因为提高压缩比将会消耗更多的电量，经过无数次试验，在综合考虑了功率范围和电子增压器压比等诸多因素之后，博格华纳选择了更加适合的功率范围。同时，应用eBooster®的48V系统可使燃油效率提升多达35%，并能显著降低排放。
eBooster®与涡轮增压器的天作之合带来舒适的驾乘体验
传统的涡轮增压动力系统带来最大的困扰是涡轮迟滞。而eBooster®电子驱动技术与涡轮增压器协同工作，可根据需求提供增压的同时也能有效避免可察觉的涡轮迟滞现象。在发动机转速较低时，涡轮增压器并不介入工作，而当发动机转速提升后，排气流量瞬间变大使得涡轮增压器介入工作，驾驶者能明显感受到踩下油门的一瞬间没有很强大的动力，瞬时动力甚至比一般的自然吸气发动机输出更平缓，只有等到转速攀升到一定程度，强劲的动力才逐步跟上。eBooster®技术可在不损耗发动机能耗的前提下，很好地解决涡轮迟滞现象：发动机低速运转时，在排气流量还带不动涡轮增压器的叶轮时，由电机先驱动eBooster®介入工作，提供增压，而等到排气流量变大后，通过废气带动另一个涡轮增压器介入工作。
eBooster®由电机驱动，230ms就可以达到电子增压器的最大转速，使得车辆的加速性能和操控感得到显著提升。涡轮迟滞现象的消除给驾驶者带来了更强劲的动力体验。此外，eBooster®本身体积小且非常轻便，可以明显降低NVH，这也让整个eBooster®系统和汽车匹配后的效率更高。
除此以外，eBooster®和涡轮增压器的配合相当于两级涡轮增压器。在这个过程中，eBooster®在发动机高转速运转时保持2-3kW持续增压，以辅助涡轮增压器。这不仅可以大大提升发动机在各个转速时的扭矩, 还为发动机小型化提供更多的可能性。值得注意的是，增加eBooster®后的增压系统可以更好地为发动机提供增压，更大程度提升驾驶乐趣，同时节省燃油消耗量并且降低排放。
助力发动机小型化和低速化
根据中国乘用车企业平均燃料消耗量的限制标准（CAFC）要求，到2020年降至5.0升/100公里，严苛的法规倒逼企业不断改革，而国内各大车企都有着各自的响应态度和技术选择，无一例外——发动机小型化和低速化是汽车提升燃油经济性、降低排放的重要技术依靠。配备了eBooster®之后，可将变速箱和差速器等一系列传动装置与发动机相匹配，使发动机在既定的高速路工况下以每分钟较低的转速运转。例如，在汽车加速、爬坡时，驾驶员一般会降档升转速，然后踩油门加速，由此一来，扭矩会比较大。而使用了eBooster®之后，不需要降档，可直接在高挡位低转速时提供较大扭矩，从而实现了发动机的低转速化，故而可以降低油耗和排放。此外，eBooster®也可帮助小型化发动机带来毫不逊色的扭矩和功率。据介绍，搭载博格华纳eBooster®并首次实现量产的车型是戴姆勒S Class：该车原本采用的是4.8LV8发动机，最大功率为320kW，在增加了eBooster®之后，功率不变的情况下，发动机成功实现小型化——3.0L I6。
涡轮增压的未来畅想
未来，涡轮增压器将会实现从eBooster®到eTurbo®的进化。秉承相同的技术理念，博格华纳正在研发一款由电能辅助的集成电机式涡轮增压器——eTurbo®。该产品所面临的最大挑战是实现集成电机在涡轮增压器高转速下的正常运转，在较短的时间内获得最大扭矩，为驾驶者带来更好的驾驶体验。博格华纳方面表示，目前已有实验样机供货给几家知名的欧美OEM厂商，帮助其开展实验工作。
迫于越来越重的环境压力和油耗限制，中国汽车行业必定迈向更加清洁、高效转型升级之路。48V系统在提供持久的强劲动力的同时可有效提高燃油经济性、降低排放，这也是目前市场上公认的最有效应对即将全面实行的国六排放标准的解决方案之一。而博格华纳基于48V研发的高效增压解决方案eBooster®因其独特的优势，能够切实帮助发动机实现小型化和低速化，未来发展潜力不可限量。