
由于电动涡轮增压固有的涡轮迟滞效应,涡轮要等发动机达到一定转速时(大概2000rpm)才能启动工作。电子涡轮增压的介入使得发动机的控制变得更加自由。奥迪SQ7是世界上第一台使用电子涡轮增压的量产汽车,除了两个传统涡轮外,还有一个电动涡轮。奥迪称之为EPC(electrically powered compressor)。发动机涡轮比较虚的时候,电动涡轮开始工作,给发动机打鸡血。这个电动涡轮由一个小型电机驱动,奥迪为了驱动它还专为开发了一套48V 的汽车电源。这个小电机能够在250 毫秒内转起来,如果硬要说SQ7 有涡轮迟滞,那么这个时间是250 毫秒,也就是你眨一次眼睛的时间。此后,转速能够一路飙升至70000 转/分钟,提供的增压值能够供4 台车使用。
电子涡轮增压的背后是欧系厂商的48V 升级大局
电子涡轮增压的电机是 48V 电压供电,而并非是我们常规的12V 电压。为什么这个「48V」很重要?因为它背后代表的是欧系新能源发展战略的根本。
2011 年,奥迪、宝马、戴姆勒、保时捷和大众五大品牌联合发布了48V 电压规范,开始研发车载电压提升至48V 的汽车电气化。随后,很多欧洲车企都先后进行了新标准的开发。
为什么要将整车电压提升到 48V?欧洲厂商给出的理由是节能,以及安全方面的考虑。不过在众人看来,这背后更为重要的原因,是为了抗衡日系的混合动力技术。
48V 电压是安全电压的最高限值,48V 电源带来的成本上升也要比日系混合动力技术要低不少,欧洲厂商寄希望于用48V 的这些优势,结合其自身在传统内燃机的技术储备,从而实现动力与节能的双重提升,与日系的混合动力技术抗衡并最终实现向纯电动化的过渡。
实际上,欧洲五大厂商提出 48V 电压标准之后,包括法雷奥、博世、德尔福、大陆等一票国际零部件供应商就开始了紧锣密鼓的相关配件的开发,电子涡轮增压就是其中之一。随后跟上的还会有电子空调——不启动发动机就能开启空调、电驱动VVT——不依靠凸轮轴推动进排气门可变等一系列电气化的新技术普及。
从上世纪 50 年代起沿用至今的12V 车用电压,随着车载电子系统的增多,对于电源系统的高电压需求也迫在眉睫。加上环保压力,2020 年平均油耗限值5 升/百公里的硬指标,节能减排成为每个车企悬在头上的利剑。48V 系统火了。相对于12V 系统而言,48V系统中相同功率下工作电流只有1/4,损耗只有原来的1/16。加上48V 电源系统能够储存更多电量,中配备启停系统的车上可以实现长时间关闭发动机,减少因为电池电量过低而频繁启动发动机充电的情况,从而避免浪费过多的燃油。
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 微型混动系统(轻混系统)可以实现滑行过程中的发动机启停、制动动能回收、电机辅助加速、短途低速行驶等功能,通过动能回收系统,弥补低速行驶时的燃油利用率过低的缺点,做到了能量循环利用。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%的同时,成本只有混动系统的1/3。
随着 48V 电压系统的到来,汽车电磁兼容测试的标准也会提高,艾德克斯IT7600 线性交流电源可以提供从10~5000Hz 的交流输出,更有任意波形发生功能和List 功能,更有模拟电网和输出电压谐波功能,可以完成例如IEC61000 等相关测试波形。
48V 车载设备也需要重新开发以及环境测试,艾德克斯IT6500C 系列电源具备专业的汽车电子的环境测试波形,具有快速可调的电压、电流、功率的上升、下降功能,内置有多种汽车电子电压测试波形,比如DIN40839 启动波形,ISO16750-2 标准中四种波形、SAE J1113-11 标准中三种波形,ISO21848 标准中四种波形,LV124 标准中8 种波形。其中LV124 就是欧洲五大厂商联合制定的针对3.5 吨以下汽车的测试标准。而LV148则是这五大厂商针对汽车上48V 电子系统的测试标准,两种测试标准具有相似的测试波形标准。IT6500C 内置的LV124 中的八种波形,面板即可调用,同时,IT6500C 具备强大的双重循环list编程功能,步骤多达1000 步,配合免费的上位机IT9000 软件,诸如正弦波等复杂波形可以轻松编辑,亦可以由客户轻松实现LV148 标准中的诸多波形。
汽车未来的发展趋势是四化:智能化、电气化、轻量化以及自动化。电子涡轮增压,就是汽车发展电气化的一种。欧洲厂商的举动其实很值得中国车企思考:未来我们的新能源战略路径该如何选择?在纯电动化到来之前,若传统内燃机满足不了油耗和排放要求,我们采用怎样的过渡技术?随着欧洲制定了燃油车的倒计时,中国政府也在考虑纯燃油车的终点。随着新能源汽车时代的到来,新的测试标准也将加速确定。
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