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现金网从储能再论48V电池升级终难逃安全“魔咒

 时间:2020-01-17 05:36

  近期,汽车圈有关48V微混系统的讨论骤然增多。究其因,无非是因为这一号称“低成本节油技术方案”的低混合动力系统,可以帮助车企有效缓解节能减排的重压,与此同时,众多零部件厂商相关量产计划的先后公布,也使其一时间迎来诸多关注。

  在此前文章《48V节油率最高可达20% 三大因素推高行业预期》中,笔者对48V系统的节油关键进行了详细的阐述。结论是,该系统之所以拥有高达20%的节油率,主要是基于制动能量回收、启停/滑行时停机以及加速辅助、热管理这三大因素的共同推动。而纵观这三大环节,我们不难发现,有一项技术始终贯穿其中,那便是储能技术。

  在48V微混系统进入大众视野之前,12V起停系统已经风靡了相当长的时一段时间,作为一套能自动控制发动机熄火、点火的系统,其能在短暂停车情况下,实现发动机的自动“休眠”,从而达到节能减排的目的。然而随着高新技术及其装置在汽车上的广泛应用,12V系统已不足以满足其用电需求。

  48V系统使这一状况得到了有效改善,鉴于48V电池及其相关部件的使用,这一系统在储能方面大大超越了12V系统,也使其除自动起停功能之外,还具备了发动机停机滑行、滑行与制动能量回收、加速助力和电巡航等功能。

  普通的12V起停系统通常采用吸附式玻璃纤维隔板(AGM)电池,其能够使该系统在汽车停止时关闭发动机,可最多节省5%的油耗。江森自控能源动力业务技术及行业关系集团副总裁玛丽安·莱特(MaryAnn Wright)近日在接受盖世汽车记者采访时表示,与传统铅蓄电池相比,AGM电池的技术更加先进,能更好地应对发动机频繁启动的压力,以及汽车不断增长的电力负荷。

  而搭载12V锂离子电池的先进起停电池系统较传统机动车系统最多可以减少8%的燃油消耗,较普通起停电池系统最多可减少3%的燃油消耗。同时,这一电池系统也能够为车辆提供更高电量和负载管理空间。以江森自控为例,其在AGM电池基础上再配对一个小型的锂离子电池,通过增加发动机关闭次数,支持回收制动产生的能量,从而优化起停系统运行性能。而整车厂则通常会安装一个更大的电机,以更充分利用制动能量。

  48V微混电池技术的工作原理与12V锂离子电池系统相似,其由一个48V锂离子电池配合一个AGM电池、一个电动发电机(代替起动机/发电机)、一个直流稳压装置以及48V电网组成。这一系统能够支持电源配件及实现包括电涡轮增压等各项功能,并为整车厂节省较高的燃油消耗。同时,48V系统还支持涡轮增压装置,有效缩小发动机尺寸、实现自动驾驶及主动安全功能。

  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,例如汽车空调、底盘主动安全系统和制动能量回收。该电池能够进一步减少燃油发动机的工作量,从而达到节省燃油的效果。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。

  需要指出的是,想要48V系统最大程度实现储能,还需要能量回收系统的配合。通常情况下,48V微混系统涵盖了48V动力电池、助力回收电机以及电力转换单元等,而具体的能量回收过程可以概括为:助力回收电机协助进行制动能量回收后,由电力转换单元将动能转化为电能,并最终存储到电池中。相关数据显示,仅能量回收功能就可以降低大约7%的油耗。以博世为例,其已经实现48V助力回收电机(“Boost Recuperation Motor”,缩写为“BRM”)的量产。据悉,该电机的最大功率为9.7千瓦,峰值扭矩达56牛·米,发电功率为11.5千瓦,其配合电力转换单元以及48V动力电池,可以实现滑行起停、能量回收、电机助力以及电爬行等。

  毫无疑问,业界的一致看法是,未来电池一定是向着高能量密度、高功率、长寿命的方向发展。而这一切的基础,则是电池的安全特性。48V系统的动力电池一般采用锂电池作为主要储能单元,因为它相比传统的铅蓄电池输出功率更大,使支持数量更多、功率最大的用电设备成为可能。然而与此同时,人们也在担心其安全性是否能够得到保障。

  首先,通过先进的制造工艺和质量管理体系,加诸一系列的性能验证以及安全实验,相关电池制造商如今已经能够保障12V以及48V微混系统用动力锂离子电池的可靠性及安全性。此外,上述两种电池体系同样具备电池管理系统BMS、可靠的机械设计、成套的电池系统管理软件以及电池热管理系统等,可以有效避免对电池的不当使用,有效提升电池的可靠性以及安全性。

  另一方面,从当前已经推出的混合动力汽车来看,其搭载的电源系统大多超过100V,但在安全性上却并未“打折扣”,何况48V远低于这一数字。MaryAnn Wright还进一步表示,低压技术与新能源汽车所用的储能技术不同,其不需要投入大量成本、增加车辆的重量和尺寸、使用更加复杂的系统。此外,由于低压系统低于60V阈值,无需成本高昂的安全配件、系统以及服务程序,“2020年,全球10%-16%的新车都将采用低压锂电池解决方案。”

  如上所说,12V锂离子起停电池和48V微混动力电池同属于低压锂电池解决方案,其中,48V锂离子电池组系统主要应用在微混动力系统,目前仍处于研发和限量生产水平,而随着各大相关零部件厂商量产计划的实施,48V微混市场将提速发展。江森自控预计,随着全球能耗法规日趋明朗,低压微混可能在2020年后迎来巨大的发展机遇。而随着燃油经济性的关注度越来越高,以及电气技术的不断发展,48V技术的运用也将在中国取得很大发展。

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