48V微混系統(tǒng)概況

　　48V微混系統(tǒng)發(fā)展歷史

　　開創(chuàng)階段：汽車首次引入蓄電池。1918年，汽車制造商首次將蓄電池引入汽車供應鏈中。1920年，隨著起動機的誕生，電壓等級僅為6V的蓄電池獲得了廣泛應用。由于內(nèi)燃機排量的增加以及高壓縮比內(nèi)燃機的出現(xiàn)，6V蓄電池已經(jīng)不能滿足功率需求，1950s蓄電池電壓等級開始向12V進化，直到今天，12V電壓系統(tǒng)已經(jīng)統(tǒng)治行業(yè)長達60多年。試錯階段：重置成本高昂，42V系統(tǒng)夭折。1988年，人們對于駕乘體驗及汽車電子化的需求越來越強烈，SAE（SocietyofAutomotiveEngineers）提議把標準電壓提高至42V。一方面受限于當時的技術水平及現(xiàn)有穩(wěn)定供應鏈體系，另一方面42V系統(tǒng)極具革命性的變革意味著從功率半導體和開關到IC，從有源元件到傳感器，甚至燈泡均需要重新設計并調(diào)節(jié)到更高的電壓水平，高昂的電氣零部件替換費用以及潛在風險讓汽車制造商望而卻步。即使隨著電氣設備的增加，電池已經(jīng)不能滿足車身設備的功率需求的情況下，汽車企業(yè)仍采取了切斷大功率負載的方法來降低電池的負荷。因此，42V系統(tǒng)并沒有得到廣泛推廣，至今汽車主流系統(tǒng)仍是12V系統(tǒng)。

　　成長階段：車載負載需求升級+最強排放法規(guī)來臨，國際巨頭聯(lián)合推出48V微混系統(tǒng)。受目前車用電器復雜化與數(shù)量增加化的趨勢，特別是12V系統(tǒng)在引入啟停系統(tǒng)之后，基本已經(jīng)達到了功率輸出極限。目前，常規(guī)的乘用車轎車是12V，商用車是24V，如果將電壓提高一些，整個系統(tǒng)的性能將有較大的改善。按照電壓等級的規(guī)定，超過60V安全極限極限后，汽車的系統(tǒng)設計就必須考慮乘客的安全性，設計的復雜度及成本就大幅度提高了。但是低于36V效果又不很明顯，所以在36V和52V之間就形成了一個可以兼顧安全和功能的折中方案。因此，2011年，Audi，BMW，Daimler，Porsche，Volkswagen聯(lián)合推出48V微混系統(tǒng)，并在隨后發(fā)布了48V微混系統(tǒng)規(guī)范LV148標準，以滿足日益增長的車載負載需求，更重要的是為了迎接2020年嚴格的排放法規(guī)。

48V微混系統(tǒng)實例

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48V微混系統(tǒng)LV148標準

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　　48V微混系統(tǒng)是在12V系統(tǒng)的基礎上，增加一套48V的混動系統(tǒng)而成的，即同時搭載48V鋰離子電池和12V傳動啟動電池。其中，12V網(wǎng)路負責處理傳統(tǒng)負載，如照明、點火、娛樂與音響系統(tǒng)等。48V網(wǎng)路負責支持主動式底盤系統(tǒng)、空調(diào)壓縮機以及再生制動系統(tǒng)等。48V微混系統(tǒng)主要由助力回收電機、電力轉換單元和動力電池三個核心零部件組成，具有啟停、能量回收、加速助力、電動爬行等功能。

48V微混系統(tǒng)架構圖

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48V微混系統(tǒng)電氣網(wǎng)絡典型連接圖

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48V微混系統(tǒng)主要零部件簡介

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　　48V微混系統(tǒng)有2種結構形式，包括雙軸并聯(lián)低度混合式（BSG）和單軸并聯(lián)中度混合式（ISG），均可實現(xiàn)制動能量回收、發(fā)動機快速啟動、關閉和發(fā)動機輔助牽引動力功能，從而改善汽車燃油經(jīng)濟性、降低尾氣排放。其中雙軸并聯(lián)低度混合系統(tǒng)BSG電機功率等級小，約為單軸并聯(lián)中度混合系統(tǒng)ISG的2/3，相應的節(jié)能減排效果和成本也約為單軸并聯(lián)中度混合式系統(tǒng)的2/3。兩種結構都是可應用的，關鍵是零部件廠商和整車廠的技術選擇。

48V微混系統(tǒng)結構形式之BSG

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48V微混系統(tǒng)結構形式之ISG

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　　滑行啟停、能量回收、電機助力及電爬行（純電驅動）是48V微混系統(tǒng)四大核心功能。

　　滑行啟停是指車輛在滑行過程中（松開油門踏板、制動踏板）切斷發(fā)動機動力使其熄火、斷開傳動系統(tǒng)，既能節(jié)省燃料又能增加車輛滑行距離；同時，在車速較低或者踩剎車時，通過助力回收電機快速啟動發(fā)動機、回收能量。

　　能量回收是指當駕駛員制動車輛時，助力回收電機通過發(fā)電扭矩回收制動能儲存能量。

　　電機助力是指當駕駛員的需求扭矩超出當前發(fā)動機可提供的扭矩上限時，助力回收電機提供額外的扭矩/功率用于加速助力。

　　電爬行是指在車輛低速行駛動力僅由電機提供，不啟動發(fā)動機，例如可在城市道路擁擠的情況下顯著降低汽車排放。

48V微混系統(tǒng)核心功能之滑行啟停

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48V微混系統(tǒng)核心功能之能量回收

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48V微混系統(tǒng)核心功能之電機助力

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　　四大功能助力48V微混系統(tǒng)節(jié)省油耗。一是48V微混系統(tǒng)發(fā)動機啟停速度快，僅需幾毫秒，結合高效儲能電池，可實現(xiàn)整車4-5%的節(jié)油；二是48V微混系統(tǒng)利用能量回收可將車輛制動或在擋滑行時的動能，智能轉化為電能儲存，最高可實現(xiàn)整車5%的節(jié)油；三是電機助力，當車輛在行駛過程中，48V微混系統(tǒng)進行智能評估換擋，再合理分配發(fā)動機和電機輸出扭矩，這樣就能使發(fā)動機在更多的在經(jīng)濟工況區(qū)工作，在提供助力的同時，最高可實現(xiàn)整車5%的節(jié)油；四是電爬行，48V微混系統(tǒng)在車輛低速行駛動力僅由電機提供，不啟動發(fā)動機，例如可在城市道路擁擠的情況下顯著降低汽車排放，可實現(xiàn)4%的節(jié)油。

48V微混系統(tǒng)節(jié)能效果

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　　綜合優(yōu)勢顯著，堪稱性價比之王

　　低增量成本，高節(jié)油效果，48V微混系統(tǒng)以約20%的成本實現(xiàn)高壓混動車40-50%的節(jié)油效果。目前，國內(nèi)外主要節(jié)油技術集中在發(fā)動機技術、變速器技術、混合和電池電動技術、附件技術和輕量化技術五大方面。從節(jié)油效果來看，混合和電池電動技術遠遠超越其他同類技術，節(jié)油效益非常顯著。而搭載48V微混系統(tǒng)的傳統(tǒng)內(nèi)燃機車預計節(jié)油率達到10%-20%，相較于其他節(jié)油降耗方案，比如渦輪增壓增量成本1600元下實現(xiàn)節(jié)油率5%左右、深混系統(tǒng)增量成本在2萬-2.5萬元下實現(xiàn)40%的節(jié)油率，具有高性價比的特點。同時考慮國家對純電動和插電混動乘用車補貼力度的降低，逐漸削弱其價格優(yōu)勢，將凸顯48V微混系統(tǒng)的燃油經(jīng)濟性的優(yōu)勢。

各主要節(jié)油技術及其效益與成本對比

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　　目前，越來越多的車型采用渦輪增壓，但渦輪增壓器有一個弱點就是“渦輪遲滯”，動力要在加速動作后的1~2秒內(nèi)才能跟上來。48V微混系統(tǒng)動力輸出僅需幾毫秒，很好的解決了這個難題，目前該系統(tǒng)最高可幫助車輛提升20%的加速性。另外，48V微混系統(tǒng)由于點火時間更短，噪音和震動大幅減小，提升了乘客的駕乘舒適性。在車輛啟動階段，48V微混系統(tǒng)中皮帶式起發(fā)電一體機可提供大功率輸出，快速帶動內(nèi)燃機曲軸，使車輛啟動非常迅速，并且消除了12V啟停系統(tǒng)的抖動現(xiàn)象，駕乘者幾乎感覺不到車輛在啟動。而在汽車從靜止起步時，該系統(tǒng)可以為車輛提供短時低速純電動行駛，特別是在市區(qū)擁擠道路行駛的時候，不但具有節(jié)油效果，還消除了內(nèi)燃機不斷啟停帶來的不舒適。

48V微混系統(tǒng)優(yōu)勢顯著

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　　電子增壓+后軸驅動，技術組合提升綜合性能鑄造性價比之王。

　　48V微混系統(tǒng)是一套系統(tǒng)解決方案，不同先進技術的組合將不斷提升系統(tǒng)的節(jié)能效果和動力性能。48V微混系統(tǒng)與48V電子增壓器的組合，使得內(nèi)燃機更加小型化，同時扭矩輸出也更大，變速箱的換檔策略得到改善，其節(jié)油效果可達到20%以上，甚至更高。此外，48V微混系統(tǒng)還可和“后軸驅動電機”集成，最大程度地回收了車輛制動能量并將其儲存在48V電池中，使其能為車輛再利用。回收的能量主要用于：通過起動機，增加發(fā)動機的扭矩輸出；通過電子增壓器，在車輛加速階段，發(fā)動機動力輸出最大化；純電模式下行駛以及當車輛抓地力不足時，通過48V微混系統(tǒng)和車輛后軸的連接，提升車輛性能，有效地將車輛轉為四驅模式。電子增壓+后軸驅動新型技術與48V微混系統(tǒng)的有效組合，使得該系統(tǒng)有機會在更嚴苛的油耗及排放法規(guī)下走得更遠。

　　48V微混系統(tǒng)市場空間

　　48V微混系統(tǒng)市場空間有望達到750億元。我們預計48V微混系統(tǒng)進入大批量生產(chǎn)是在2018-2019年，大規(guī)模推廣會到2020年后。假設2020年汽車年銷量達到3000萬輛，50%的汽車將配置48V微混系統(tǒng)，按照5000元單車價值計算，48V微混系統(tǒng)的市場有望達到750億元。48V微混系統(tǒng)的關鍵核心件包括助力回收電機、電力轉換單元、動力電池。我們認為在其長期持續(xù)發(fā)展的趨勢下，三大核心部件供應商都將迎來黃金發(fā)展機會，預計其在48V整個系統(tǒng)的占比分別為35%-40%、20-30%、35%-40%左右，所對應的關鍵核心件的市場容量將分別為300億、150億、300億（按照最高區(qū)間計算）。

48V微混系統(tǒng)各部件成本占比

資料來源：公開資料、智研咨詢整理

2020年各部件市場價值量（億元）

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