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汽车汽车48V P0 混动系统开发及应用


来源 |期刊--《汽车实用技术》 ， 智数汽车大数据
作者 | 张胜 ， 张庆虎 ， 丁安邦 ， 胡昌才 ， 王义 ， 蒋坤
摘 要：以某车型为基础 ， 介绍了在传统车型上进行48V P0 混动系统开发 。 1.5L 增压发动机增加48V 电机最大扭矩增加40N.m ， 整车通过新增48V 系统电池、DC/DC 等核心件完成48V 系统匹配 ， 最终节油率达8.8%左右 。
关键词：48V；混动系统；最大扭矩；节油率
引言
根据国家相关部委的法规分析 ， 国家引导整车企业逐步向低油耗及电动化方向发展 。 根据乘用车企业平均燃料消耗量要求 ， 企业平均油耗在2020 年降至5L/100km ， 2025 年目标值4L/100km 。 为了达到降油耗效果并考虑实际应用 ， 各主机厂对48V 混动系统大力投入开发 ， 本文主要以某车型为例 ， 增加48V P0 系统核心件 ， 通过整车及系统匹配 ， 达到预期的节油效果 。
1、48V 系统 1.1 系统概述
该系统为48V P0 系统 ， 属于48V 系统中基础方案 ， 实现简单且成本低 。 该系统主要通过怠速起停、制动能量回收等来降低油耗 。 通过48V 电机助力来实现动力性提升 。 实现的功能主要如下：
（1）怠速启停功能---停机条件满足 ， 等红绿灯时实现自动停机 ， 同时能够自动识别驾驶意图 ， 起步前用48V 电机启动发动机 ， 车辆上电初始设置为打开 ， 该功能可手动关闭 。
（2）能量回收功能---含制动能量回收等 ， 此时电机处于发电机模式 。
（3）电动助力功能---踩油门加速时 ， 通过电机助力提高整车动力性 ， 此时电机处于电动模式 。
（4）扭矩分配功能---根据经济性最优原则来决定发动机与电机的扭矩分配 ， 此时电机处于电动模式 。
1.2 系统结构
整车48V P0 系统结构 ， 除了常规的发动机由普通12V发电机替换为48V 电机（含MCU 电机控制器） ， 还需增加48V 锂电池（含BMS 电池控制器）及DC/DC（直流变压器）等去实现混动系统功能 。 混动系统控制器集成在ECU 中 ， 图1 为48V 系统结构示意图 。
（1）发动机（含48V 电机）
搭载1.5L 增压发动机 ， 如图2（a）所示 。 原12V 发电机替换成48V 电机 。 48V 电机同时具备发电机和起动机的功能 。 作为发电机时 ， 在制动时可回收车辆动能；作为电动机时 ， 通过皮带连接到曲轴提供动力 。 电动模式时 ， 48V 电机额定功率为4kW ， 峰值功率为14kW ， 额定扭矩为6N.m ， 峰值扭矩为60N.m；发电模式时 ， 48V 电机额定功率为5kW ， 峰值功率为14kW ， 额定扭矩为8N.m ， 峰值扭矩为43N.m 。
汽车汽车48V P0 混动系统开发及应用
本文插图

图1 48V 系统结构示意图
（2）48V 电池（含BMS）
48V 电池为48V 用电设备提供电能 ， 如图2（b）所示 。 其可将制动回收的能量存储 ， 电池容量8Ah ， 总能量360Wh ， SOC 工作范围30%～80%；充电时 ， BMS 闭合48V 电池系统继电器 ， 电机为电池进行充电；放电时 ， BMS 闭合48V 电池系统继电器 ， 为48V 电机和DC/DC 提供电量；48V 电池系统不参与充放电工作时 ， BMS 断开继电器 。
汽车汽车48V P0 混动系统开发及应用
本文插图

图2 1.5L 增压发动机及48V 电池
【汽车汽车48V P0 混动系统开发及应用】（3）DC/DC
为整车上48V 和12V 电器网络之间提供电压转换 ， 其需CAN 通讯与整车调试功能 ， 正向输出时 ， DC/DC 将48V 电池能量传给12 电池 。 逆向输出时 ， 将12V 电池能量传给48V电池使用 。
2、48V 系统控制策略
48V 混动控制系统的功能主要集中在ECU 中 ，具备启停、加速助力、制动能量回收及上下电管理功能及配合充电功能 。 当48V 系统条件满足时 ， 整车上电后的第一次启动由48V 电机拖动发动机启动 。


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