捷豹路虎動力總成開發(fā)工程師唐華寅博士以”48V混合動力系統(tǒng)—從應用角度分析電增壓技術的發(fā)展和前景“為主題，針對市場概況、技術路線、應用分析、對動力總成的影響、發(fā)展展望等話題進行分享和交流。

以下是整理出的重點內(nèi)容：

首先感謝蓋世汽車搭建了一個平臺供給我們交流。

群里各位都是經(jīng)驗豐富的專家，今天與其說是講座不如說是交流。以48V混合動力系統(tǒng)講起，拋磚引玉，后續(xù)交流內(nèi)容一定會更加豐富。

今天的分享只代表個人的觀點，不代表捷豹路虎或者任何公司。

通過語音的方式和大家多分享資料和信息，圖片有限，為了避免泄露相關信息，使用的圖片均是從公開場合所能夠獲取到的。

先從48v弱混系統(tǒng)開始說，做一個簡單的介紹，群里專家也很了解。后面會從奧迪使用的這套電增壓和弱混系統(tǒng)開始說，介紹一些案例和具體使用情況。最終的目的是從整個動力總成的角度來看，它能夠產(chǎn)生什么樣的作用。電增壓這套系統(tǒng)是很復雜的。主要是因為電增壓零件產(chǎn)品很小，深度的參與到電力系統(tǒng)和發(fā)動機的進排氣以及燃燒系統(tǒng)的工作當中，不像傳統(tǒng)的P0、 P2混動，電機相當于提供扭矩的支持或回收能量，沒有更多的參與到發(fā)動機內(nèi)部的運轉當中。想要完全把電增壓系統(tǒng)潛能壓榨出來，有很多工作要做。

48V系統(tǒng)不管是在歐洲還是中國市場都受到比較大的關注，從歐洲這個角度來看，之所以比較受認可，主要是因為48V的通用性和成本。按照各國法規(guī)來看，對碳排放的要求逐步嚴格，對于主機廠來說，需要一套系統(tǒng)逐步滿足每一個階段的排放和油耗要求作為技術路線圖。

說到48V，離不開并聯(lián)混動整體的構架，48V一般是在p0位置最為常見，從主機廠考慮，用傳統(tǒng)的動力總成系統(tǒng)，成本是最低的，沿用以前的整體構架，發(fā)動機也可使用原有的，當然需要經(jīng)過油耗和碳排放優(yōu)化。

因此通用性是歐洲主機廠最看重的，可以延續(xù)到歐6等排放法規(guī)。逐步在動力總成系統(tǒng)上增加其復雜度和其所包含的零部件系統(tǒng)。

48V系統(tǒng)考慮到60V的安全標準，電池電壓會有上下浮動，存在完全正常工作的范圍，也有降低性能的電壓區(qū)間。如果加上一個上下浮動的電壓區(qū)間，還能保持在60V以內(nèi)，即是一個應用成本較低的方案。

群里有同僚問 rde是什么？Rde是實際路況駕駛情況下的排放，歐洲已經(jīng)開始檢測，目標是使主機廠的車不再是簡單的應付考試，而是在實際路況下也能達標，里面包含一套復雜的算法。這套算法會判斷在實際路況駕駛汽車時的排放測試是否符合rde的要求，另外有一套判別標準判定實驗是否有效，最后通過加權系數(shù)計算結果。

圖片上是一個電增壓系統(tǒng)剖面圖，來自公開場合。功能上，現(xiàn)在的電子增壓器主要是瞬時工作，不會有持久工況。電增壓系統(tǒng)存在一個曲線。橫軸是工作強度，縱軸是工作輸出最大功率，電增壓的控制器會實時監(jiān)控使用強度和在使用過程中最大輸出功率?，F(xiàn)在主流的電增壓供應商，產(chǎn)品壽命一般是1000~2000小時工作時間，假設整車壽命是10~20年，基本上每天可以使用幾十分鐘，如果按照瞬間工況每次使用幾秒，那么一天可以使用幾百次，所以電增壓可以達到整車的壽命要求。

現(xiàn)在圖片上看到是奧迪之前發(fā)布的RS5的電增壓系統(tǒng)構架，屬于第一代系統(tǒng)。并沒有使用48Vbsg，而是12V。所以RS5上的控制策略是使用回收的能量來提升發(fā)動機扭矩響應速度，而并不是以降低油耗的目的為主。從儲能系統(tǒng)來看，歐洲各個主機廠在做的的48V系統(tǒng)框架和這個類似，基本上在12V和48V電池中間用dcdc連接，構件常見。

這幅圖片是今年奧迪SQ7上搭載的48V系統(tǒng)，用到了48V的bsg 能夠提供更多的能量回收。雖然其任然是以改善扭矩響應速度為主要目標，但是已經(jīng)具有油耗改善的功能。常見的48V混動系統(tǒng)，電池一般不會超過半度電，少則在0.1-0.2度左右，多則在0.4 ~0.5，取決于能量管理的需求。

這幅圖是奧迪系統(tǒng)內(nèi)具體的增壓器構架。從進氣來說，經(jīng)過平行二級增壓系統(tǒng)，在低荷載時只使用一個增壓器，流量足夠時平行通過兩個渦輪增壓器，熱氣體通過中冷降溫到達圖片右下角的電子增壓器，進入進氣歧管。當流量比較大的時候，電增壓將會旁通，這就需要一套額外的電子系統(tǒng)來控制電增壓的旁通。因此對于主機廠來說，不光要考慮到電增壓單個零部件的成本，還要考慮到旁通的管路以及旁通閥和控制系統(tǒng)的成本。

這張圖是舉例說明了電增壓器的構架，變種有很多，例如電增壓器可以設置在渦輪增壓器的上游或者下游，中冷器的位置可以在兩級中間或者進氣歧管之前，兩個位置均設置中冷也是可行的。電增壓的位置和中冷的布局會影響到經(jīng)過電增壓的氣體的體積流量，從而影響電增壓器尺寸的選擇。但是如果中冷的布置比較復雜，會對整體發(fā)動機艙和系統(tǒng)的布局帶來比較大的挑戰(zhàn)，尤其是整車前端的冷卻系統(tǒng)，會出現(xiàn)在個別工況下，整車冷卻程度不夠的情況。在實際前期開發(fā)當中，通過系統(tǒng)工程能夠克服上述情況。

這張圖是單獨的電增壓產(chǎn)品。電機方面有兩種，永磁電機和開關磁阻。法雷奧用在奧迪上量產(chǎn)的是開關磁阻，成本較低，但是在控制和NVH以及效率上會有一些難度，畢竟是低壓系統(tǒng)，要比在p2上要容易克服。

法雷奧開關磁阻的電增壓系統(tǒng)最早是由cpt設計開發(fā)的，這個公司離英國福特技術中心不遠，他們把3.5t以下的乘用車應用市場上的電增壓技術賣給了法雷奧。Cpt本身還在做其他應用場合的開關磁阻電機，包括涉及到啟停甚至p4的混動布局里使用到的電機。

除了法雷奧和cpt以外，其余主流渦輪增壓廠商，也已經(jīng)布局到這個市場，并且很快會有量產(chǎn)的產(chǎn)品，如霍尼韋爾、三菱、博格華納、皮爾博格、博世馬勒等。

電增壓的工作環(huán)境比較復雜，如果在渦輪增壓器下游，可能會接觸到180度增壓后的高溫氣體，一般來說，低功率的電增壓系統(tǒng)使用空氣冷卻，高功率的電增壓系統(tǒng)使用水冷。在電增壓零件內(nèi)部也會有溫度的測量和模擬，當電增壓控制器認為內(nèi)部溫度超標，就會切斷電增壓的使用。

壓輪方面，一般使用低速離心式，也有使用普通高轉型，達到15萬轉以上，比如法雷奧使用的是低速壓輪，最高轉速一般在6到7萬之間，更大的增壓比，但是流量較小。

從動力總成系統(tǒng)來考慮，宏觀來說配合bsg48V系統(tǒng)，能夠額外帶來2%~3%數(shù)量級上油耗改善的潛能，針對某個車型或者發(fā)動機會有較大變動，前提是整個系統(tǒng)工程都要做的非常良好才能達到這個水平。

電增壓主要是在瞬時工況使用，如果不對發(fā)動機做其他方面的調(diào)整，發(fā)動機穩(wěn)態(tài)油耗不變，變速箱的匹配在穩(wěn)態(tài)上不會受到電增壓的影響，主要改善來源則是通過電增壓使扭矩響應變得更快，變速箱使用更高的檔位，降低發(fā)動機在瞬時工況下的轉速，提升發(fā)動機的載荷，進入更好的運行區(qū)間。

另一方面，小型化發(fā)動機渦輪增壓的響應和自然吸氣不同，通過電增壓的輔助，使用更大型號的渦輪，提升發(fā)動機功率，能夠使得發(fā)動機的小型化更加有效。以往的小型化是通過提升發(fā)動機在各個轉速上的最大扭矩來實現(xiàn)的，相當于提升發(fā)動機的載荷。使用電增壓一般維持發(fā)動機最大載荷，通過使用更大的渦輪，相當于把原來的小型化的發(fā)動機的扭矩平臺繼續(xù)往右再延伸。此舉涉及到整個動力總成的匹配，每一個零件都會受到影響。通過電增壓來達到進一步小型化，不會過分犧牲發(fā)動機的效率，壓縮比基本上可以維持不變。但是電增壓的使用不是說隨便一個發(fā)動機就能夠匹配，需要整個系統(tǒng)的優(yōu)化，更適合于新的動力總成系統(tǒng)。

從汽油機的角度來考慮，使用了電增壓系統(tǒng)，經(jīng)過換擋策略的優(yōu)化，發(fā)動機的轉速會下降，載荷會上升，需要重新標定進排氣系統(tǒng)，氣門開啟時間，由于掃氣會收到進排氣壓差的變化從而對油耗和排放都會產(chǎn)生影響。跳出發(fā)動機的角度，看整體的能量管理，假設經(jīng)過動能回收得到的能量是固定的，如果沒有電增壓，這部分能量會用在bsg來進行扭矩支持。

實際上從系統(tǒng)級別來理解電增壓的能量管理，存在功率放大的作用。電增壓獲得的功率不會直接作用到傳動系統(tǒng)也就是車輪上，而是給發(fā)動機提供更多的進氣，讓發(fā)動機可以燃燒更多的油，發(fā)動機最終能夠輸出的額外的功率會比電增壓本身消耗的能量要多，可以達到3~5倍。

打個比方，一般的bsg最大扭矩輸出大概在50牛米數(shù)量級，假設傳動比是2.5，曲軸上最多能夠進行扭矩的輔助大概是100多牛米數(shù)量級。如果使用電增壓，最終發(fā)動機在曲軸輸出額外的扭矩要比這個數(shù)量要多很多，并且能夠改變順勢響應的曲線特性，在車輛加速過程中能夠給變速箱的換擋策略的匹配帶來很大的靈活度。允許使用更高的檔位，降低發(fā)動機在瞬時加速過程中的每一個時間節(jié)點上的油耗。

目前供應商在推的48V用bsg有扭矩支持的功能，如果成本許可，再加一個電增壓器，使用電能來提供瞬時扭矩輔助的功能，效率會比bsg高。但是現(xiàn)在電增壓的成本和油耗改善的比例只是剛剛達到歐洲主機廠設定的標準。

從宏觀來看，電增壓這個產(chǎn)品實際是提升了響應速度，我們可以把一部分響應速度改善用于轉化成油耗的改善和排放的降低。電增壓以后的發(fā)展趨勢，主要供應商都在向穩(wěn)態(tài)轉變，所以對電增壓的冷卻和整體的設計有更高的要求。

從電增壓控制的角度來看，一般是放在發(fā)動機扭矩管理中，經(jīng)過發(fā)動機和整車扭矩需求來計算出相對應的電增壓的轉速需求，最后傳遞給控制器。

最后這張來自ICDP的圖片是有和沒有電增壓的車輛在加速過程中選擇檔位的情況。使用了電增壓以后可以允許使用更高的檔位來達到同樣的加速度，相當于降低發(fā)動機的轉速。

電增壓的內(nèi)容比較多，涉及到48V混合動力的系統(tǒng)，整體比較復雜，謝謝各位的參與，再次感謝蓋世汽車安排和組織這次的活動。

微課堂聽眾現(xiàn)場提問：

如何看待p0 和p1 ，p2 和p3區(qū)別？

唐華寅博士答：

實際上電機位置的選擇首先影響的是對電機轉速和功率的需求。比如放在前端，bsg的轉速會比較高，功率提升較易。如果放在電機和變速箱中間，轉速則會和發(fā)動機相同。簡單的說，P1整體集成的難度和成本會更高，而P0則可以在現(xiàn)成的動力總成布局中做直接的修改，并且直接采購BSG零件。當然，皮帶傳遞扭矩會有種種困難需要克服，并且犧牲一些性能。因此，隨著整體動力總成的迭代，在已有動力總成上簡單修改的優(yōu)勢逐漸降低，我們可能會慢慢看到一些P1出現(xiàn)。P2和p3 一個是在變速箱前，一個在后，P2在檔位選擇和啟動方面會有一定優(yōu)勢。當下主要是p0 和p2應用較多。

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