48V系统市场及主流企业分析

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 48V系统是指系统电压为48V,用能量小于一度电的功率型锂离子电池替代传统的铅酸电池,用BSG电机替代传统的启动电机和发电机,除了自动启停功能之外,还能够在必要的时候,为车辆提供辅助动力。

一般来说,48V系统由三大件组成:电机、锂离子电池组以及DC-DC转换器。48V系统一般与内燃机并联。相较于高压混合动力系统,48V微混系统能够以三分之一的成本提供了全混合动力的三分之二的好处,让燃油经济性提高了15%至20%。

48V还可以用于驱动电动增压器(e-ger)。电动增压器取代传统的等待废气让涡轮达到最高速度,会让加速过程更加迅速,同时滞后感也会并不那么显著。  

图表1 48VBSG系统架构

近年来,欧洲在48V上的布局较为积极,2013年,欧盟批准了2020年二氧化碳排放标准,要求到2020年新车平均二氧化碳排放水平控制在95克/公里,否则就要接受高额的罚款。还要求48VBISG启停技术也在2020年之前在欧洲普及。欧盟二氧化碳排放标准与中国实施的第四阶段燃油限值标准、美国限制车型油耗的CAFE标准等,一同成为促使整车厂以及零部件供应商探讨节能减排技术的加速剂。

在中国,根据工信部修订的《乘用车燃料消耗量限值》和《乘用车燃料消耗量评价方法及指标》,至2020年,所有企业生产的乘用车平均油耗必须降至5.0升/100公里。单纯靠提高发动机的燃油效率达到排放目标基本是不可能完成的任务,汽车混动化,纯电动化是最佳技术路线。纯电动化虽然是汽车的终极目标,但是由于高成本以及续航问题,无法在短期内大量普及。因此48V轻混系统就成为众多企业目前最现实的选择。  

图表2 全球主要国家及地区48V系统市场情况

欧洲是未来48V系统的主战场,欧洲车企以及零部件供应商比较乐观,推动非常积极,如果欧洲推广顺利,中国也会紧随其后。根据预测,2025年全球48V系统装车量1100万辆。  

图表3 2016年全球48V系统区域市场份额

预计至2025年,48V微混车将占混动车的一半以上。48V微混动力电池市场前景广阔,预计到2020年,全球48V系统锂电池的市场空间将达200亿元。

企业方面,目前已经有多家零部件厂商和整车厂商正在开发和应用48V微混系统。

零部件企业:大陆集团、法雷奥、德尔福、博世、日立等;

电池企业:力神、宁德时代、江森自控、风帆、万向、中航锂电等;

整车企业:大众、长安、吉利、广汽、长城、比亚迪、一汽等。

1、大陆集团

大陆是48V系统的先行者,大陆集团的48V微混系统采用所谓的“P0”结构,该系统被安置在原起动电机的位置,通过皮带与发动机曲轴相连接,因此其与现有的内燃机进行集成十分方便。由于设计十分紧凑,这套系统所占用的空间仅相当于传统的起动电机的大小。

2017年年底之前,雷诺Scénic(风景)及GrandScénic(大风景)将搭载大陆48V柴油版混动系统。凭借该套系统,Scénic的百公里综合油耗为仅3.5升柴油,而CO2排放更是被降至92g/km,在同级别车中无人能及。这也是48V“混合辅助系统”首次用于生产汽车。

2、博世

博世提供了48V系统的整套解决方案:BRS系统(BoostRecuperationSystem),并计划2017年量产。2016年5月21日,FIAElectric,NewEnergyCommission,GermanMotorsportAssociation(DMSB)在柏林联合发布采用博世BRS系统的卡丁车,装备2台BSG,总功率20kW,百公里加速不到5秒。这是博世对2017年进行量产的BRS系统进行的应用测试。

3、德尔福

德尔福当前推出的是基于P0构架的48VBSG系统,并在本田Civic1.6L柴油车上进行了验证,降低二氧化碳排放超过10%。

2016年4月,德尔福宣布已经和2个客户达成合作,并计划在2017年量产48V系统。

4、法雷奥

法雷奥为48V轻混系统提供了核心零部件,包括48V电动增压器、BSG、离合器、DCDC。法雷奥48伏动力总成系统由48伏电子增压器、48伏iBSG皮带式起发电一体机构成,可最大程度地回收汽车制动能量。

5、日立

日立汽车系统在2016年3月完成了面向48V中混动力汽车的锂离子电池组的基本设计。2016年新开发的48V锂离子电池组将BMS基板、电池单体、继电器、保险丝组装载于同一箱体内,具有可组装性强、可靠性高的特点。

从2016年开始,日立汽车系统将开始向汽车制造商客户供应48V系统样品,并致力于2018年度实现量产。

6、江森自控

江森自控的48V微混电池系统采用的是双电压结构设计,即在一辆汽车上搭载两个电池:48V锂离子电池与12V传统起动电池。48V电池可以向更高功率的负荷提供电力。12V电池可为汽车起动、车内外照明和娱乐系统(如收音机和DVD播放器等)持续提供电力。

7、万向

万向集团的48V微混动力电池技术来自F1赛车的高功率电池技术,是在纳米磷酸铁锂技术基础上开发而成。该电池产品具有高功率的特性(电池的电芯功率密度为3千瓦/公斤),在低温下表现良好,可以在最低零下30摄氏度下释放比铅酸电池更多的电量,并能达到持续5年的生命周期。

2017年2月,万向一二三获得上汽通用价值超过10亿美元的260万套48V超级磷酸铁锂电池订单。该系统电池是在纳米磷酸铁锂技术基础上开发而成,并对负极材料研究作了改进和优化。该产品由14个8安时电芯组成,电池高度96毫米,电芯功率密度3千瓦/公斤,电池功率密度2千瓦/公斤。

8、宁德时代

宁德时代已经规划了三代48V产品,第一代产品主要主要实现基本的启停、加速、能量回收功能,采用12~13个10安时电芯的pack。第二代产品将实现更高的节油减排效率,在电池上采用15-30安时电芯的pack,第三代产品则将提供更多的电气功能,在电池上将采用25-40安时的电芯pack。预计其第一代产品将在2017年实现标准化量产。

9、比亚迪

2013年,比亚迪就推出了自己的48V微混技术——绿混系统,用48V的磷酸铁锂电池。在这套48V电压平台上可以集成更多的用电设备,比如起停装置、电动助力、LED灯具等。为了进一步降低能耗,比亚迪还将家电行业中的变频技术应用在车辆上,比如变频压缩机、变频油泵、变频风扇等,这些变频装置最终可以实现节能的目的。

在绿混技术中,比亚迪还应用了一个低电压、大扭矩、双绕组的电机。该电机可以在48V低电压的条件下协助发动机进行加速(传统混动车型都需要100V以上的高电压),从而减少燃油消耗,在刹车或减速滑行时,通过该电机来回收制动能量并对铁电池进行充电。

通过使用48V电压平台以及对全车用电设备的改进,同时配合发动机启停、制动能量回收、低滚阻风阻等技术,可以使搭载绿混技术的车辆实现百公里节油1.5升左右。

10、奥迪

奥迪全新一代A8将推出搭载48V锂电池的混合动力版车型,此套系统与电机匹配后可拥有相比传统混动车型更出色的性能和燃油经济性表现,而车辆在进行诸如制动等动作时,产生的多余能量则将被储存到48V电池组中。该系统将带给全新一代A8车型在功率上提升16马力,扭矩上提升60牛˙米,同时在NEDC测试方案下,新车的油耗也将有0.7L/100km的下降。奥迪宣称这套混合动力系统未来将在其家族其他车型上使用,例如全新A6、A7等。


 
 
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