48V BRS(Boost recuperation system)系统将是未来十年内性价比最高的新能源汽车技术解决方案
48V BRS(Boost recuperation system)系统作为弱混技术mHEV(mild hybrid electric vehicle )的一种,将是未来十年内性价比最高的新能源汽车技术解决方案。
48V BRS系统相比传统内燃机汽车,主要新增48V 助力回收电机(BRM, Boost Recuperation Machine),48V/12V直流功率转换器(PCU,Power Conversion Unit)和48V锂电池三个核心零部件,具有起停、能量回收、加速助力、电动爬行等功能。传统内燃机汽车,搭载第一代48V系统(电机通过皮带轮与发动机集成)节油率8~12%,搭载第二代48V系统(电机与变速箱集成)预计节油率12~19%。
一、48伏的由来
1)48伏是什么
48伏是指系统额定直流电压,并非永远稳定在48V;根据LV148定义如下图所示:
48伏电池电压会随着SOC(剩余电池容量)的变化而变化,例如电池常温下SOC从10%到100%,开路电压为32.5V~49.8V;
BRM电机的助力、能量回收模式也会导致48V的电压上升或者下降,当电池SOC较高时,给电池充电,需要的电压往往都会高于50V;
直流电压不是一根直线,是存在波动的,关于直流电压允许的波动,欧洲的法规规定波动部分的有效值(即去掉均值后的等效值)要小于电压均值的10%,才算作直流电压;
2)为什么是48V
60V是安全电压,根据上文提到留出10%的余量,系统允许工作的最高电压就是54V,再考虑1)中提到的电池自身电压变化和能量回收模式会使电压抬升,再留一定的余量就变成48V了。
48V名称的由来可能还有一些历史原因。
二、48伏关键零部件简介
48V BRS电气网络典型连接图如下。
除了BRM电机、直流转换器、48伏电池等主要零部件外,市面上48V电气负载概念产品也屡见不鲜,如48V电动增压器、48V电动加热催化器等,对功能扩展以及推广使用具有积极作用。
1)助力回收电机(BRM)既可以用来发电,也可以助力为车辆提供前进动力,甚至还能在48伏动力电池组驱动下快速起动发动机。BRM一般选用爪极电机,汽车上替代传统12伏发电机。
2)电力转换单元(PCU),双向DC/DC变换器在48V助力回收系统中,连接高压网络(<60V)和12伏网络。能量可以从高压网络向低压网络传输,对14伏网络供电,也可以从低压网络向高压网络传输,为BRM起动、助力、回收供电。
3)动力电池(48V battery)典型48V锂电池,主要用于为BRM提供48V电压,能量回收、存储能量,特定情况下为14伏电气网络提供能量。
锂离子电池(LIB)已成为现代社会生活中主要的能量存储解决方案。其中磷酸铁锂电池完美替代铅酸电池,更加是并网调峰、离网储能、光伏储能、UPS、数据中心等行业的首选。
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