电池研究院：为何汽车需要48V电压系统？

　　1、车上有不同的电压系统，12V电瓶最常见，48V正在引入，200V以上是可以驱动车轮的高压系统。

　　2、48V混动也算混动，别拿村长不当干部，这玩意又省油又便宜，从全车生命周期算下来很值得。

　　3、48V系统长下面这个样：

　　4、豪华品牌最爱48V，因为12V不够电用…… 德系、美系是先锋，中国品牌在追赶，日系比较佛系。

　　5、12V电瓶还是要花钱买。

　　早期的内燃机汽车产品并没有电气系统，启动用摇柄解决（就是现在的手扶拖拉机“钥匙”），喇叭用铃铛解决，大灯则由内燃机直接供电。

　　1918年，AMC的前身，也即是哈德逊汽车公司（Hudson Motor Car Company），将6V电压带进量产车装配序列，并逐步催生了车载电灯和车载启动机的装配。

哈德逊Phaeton’ 1917

　　经过了30多年的发展，6V电压系统被打败了，从笔者的历史观来看，征服它的是美国人。

　　美国赢得二战，积累了巨额的社会财富，美国豪华车成为整个20世纪50年代最顶尖的民用工业产品，动辄6-8L排量的美式大V8发动机让6V电压系统腰腿酸痛。当然，世上没有6V电压系统干不了的活儿。如果有，那就串联两个6V。这就是我们当今还在用的12V铅酸电池之由来。 

　　2010年发布的保时捷911 GT3 RS可以选装锂离子电池，官方称可以减轻10kg重量。不过这项配置也并未持续下去，因为锂离子电池并不太适合担当铅酸电池的低电压低自放电角色。

　　有些重型车辆会使用两套串联的24V电压系统给电气系统供电，或者串联成24V之后再并联成更大能量的组合。

　　1988年，美国豪华品牌们顶不住车内用电器激增之后的电量匮乏问题，比如凯迪拉克就是在那个时候全球首次安装卫星导航系统的，美国汽车工程师学会（SAE，Society ofAutomotive Engineers）最终倡议将乘用车的标准电气电压提到42V，不过最终没能推动下去。

　　豪华品牌们苦低压系统久已。你看常见的发动机自启停系统，即便用上AGM电瓶（Absorbent Glass Mat Battery）也已达7kW左右的功率极限，电路的鲁棒性跟印度电网差不多……

　　一直到2011年，德国豪华品牌们也扛不住弱鸡的12V电压系统了，开始组团提倡使用48V电压系统，并推出了一个新的行业标准LV148。

　　48V电压系统有了4倍电压，电池包的能量进一步提升，可以经受更长时间的内燃机停机，还能通过BSG/ISG电机进行能量回收，协助车企们应付欧盟2020年的95g/km排放法规压力。

　　低于60V的，我们都叫低压系统，不会对人体造成过大的伤害。

　　到了200V甚至更高，这些高压电池可以单独驱动车轮，因此我们称之为“动力电池”。

　　比较著名的千万辆级HEV非插电式混合动力技术丰田THS，用的就是大约200V的高压电池包，不自燃、能量密度低、比较重、循环寿命超长的镍氢配方。

　　大约250V的动力电池来自丰田引以为豪的Mirai氢燃料电池车，用来储存氢燃料电池系统生产出来但还没来得及用完的电，以及能量回收系统刚刚收回来的残余电能。

　　从300V往上都是可插电的动力电池产品，目前电压最高的乘用车电池产品是保时捷的800V系统，是当前主流400V（附近）系统的两倍电压。这组电压范围为610-835V的电压系统源自保时捷919 Hybrid混动赛车，想知道919传奇故事的请点开下图，笔者写了好久的一篇长文，感慨坏了：

　　800V电压系统可以更高速地“获得电能”与“释放电能”，原理跟“文章临近Deadline时工作压力大增所以写得特别快”差不多。

　　通过增加电压，电缆损耗降低，电缆负载可以增加，这条定律也可以用来解释12V到48V的进化之路。

　　这么小的电池和电机，怎么可以算是混动呢？

　　这是笔者一直在思考的问题，但最近两年终于理清思路了——我只要把所有混动系统（Hybrid Vehicle Drivetrain）看作内燃机（ICE，Internal Combustion Engine）的节能技术，就能把当前绝大多数的“油-电”混合技术融入同一个知识体系内。

　　换句人话：48V轻混，就是混动车之一。

　　加深理解一下：

　　Micro Hybrid 微混 = 自启停系统 = 能让ICE歇10秒的12V混动系统

　　Mild Hybrid 轻混 = MHEV = 48V BSG/ISG电机 = 能让ICE歇3分钟的48V混动系统

　　Medium Hybrid 中混（不在表格内） = 我同事自己定义的 = Creep 电驱蠕行 = 能让ICE歇100米的高压中混 = 斯巴鲁13PS/0.27kWh混动

　　Full Hybrid 强混 = 双擎那种HEV = 能让ICE歇3公里的高压强混

　　Plug-in Hybrid 插混 = 唐DM那种PHEV = 能让ICE歇50公里以上的、可充电的高压强混

典型的PHEV高压电池结构

　　听笔者念完上面这几串，大家应该基本理解目前最主要的四种混动形式了。其中微混是每台自启停汽柴油车都有的，轻混是现在市场热推的48V车型，强混是双擎那种超省油但不插电的混动车（鸡肋到炸的动力居然叫“强”混），插混就是能补电、能享受国家补贴的。

　　先不聊学术的事，我就问大家一个问题：有什么商品是人见人爱、车见车载的？

　　好东西 = 便宜 + 好用

　　害，就是这么简单。因为48V系统是最高压的低压系统（混动节能效率最高），又不需要高压系统（HEV/PHEV/REEV/FCV/BEV）的繁琐电控/绝缘/热管理，这分明就是鸡头凤尾中的优质鸡头，

　　再聊深度一点，就有以下这么多点：

　　《中华人民共和国节约能源法》《中国制造2025》《汽车产业中长期发展规划》一直在强力推动车企进行ICE系统的节能化改造，唯一可能的方向就是部分电气化（从微混到插混）。

　　大家是不是习惯了一上车就关掉发动机自启停系统（Micro Hybrid）？因为这默认开启的讨厌玩意根本省不了几秒的油，振动还贼大，大夏天的没经同意就给你停了空调压缩机，完全就是车企为了应付油耗测试弄出来的。如果要评选“实际上最垃圾的汽车配置”，自启停系统认第二，没技术能认第一。

　　我国乘用车新车的2025 年目标有多苛刻呢？下降至 4 .0L/100km，对应二氧化碳排放约为 95 g/km。

　　单凭48V轻混动肯定打不到，但2025还远着呢，作为过渡的低耗减排技术，绝对是当前最明智之选。

　　可变截面涡轮很好，我知道。

　　可变压缩比很好，我也知道。

　　HEV强混系统更好，我更知道。

　　多少钱给装一个啊？这个问题太刻薄了，无法回答。如果我们仅仅需要优化5%左右的驾驶循环油耗，那么48V电压系统下的BSG/ISG才是最高性价比的选择。当然，理论上可以优化12%左右，只是当前实测数据并不支持这个假设（我是不是太客观太老实了）。

　　一套48V系统，成本仅需大约600元人民币就能完成大约1%的油耗优化，稳赚的生意谁不做？

　　48V电压系统广泛推行的另一个重要原因是产业跟上了，BSG与ISG电机越来越便宜，电池技术也得到了一定突破。

　　锂离子电池在PHEV和BEV的井喷式发展大潮中得到了技术革新，现在用在48V系统中的1.5kWh低压电池包在外尺寸、整备质量、充放电速度、成本控制、安全性上都有了很大的改进。

　　上帝的归上帝，凯撒的归凯撒。

　　低功率负载归12V系统，高功率负载归48V系统，12V扛不住的负载就别硬上，勉强没幸福。

　　以下负载，交给48V电压系统之后大有前途：

　　a、BSG/ISG电机：更大功率的启停一体式电机，还能进行动能回收，ISG甚至可以给到扭矩辅助（虽然很少）。

　　b、电子增压器：增压器电气化之后，涡轮迟滞就没有了，什么转速下都能给让涡轮有正压，动力输出的突兀自然少了很多。

　　c、空调压缩机与PTC加热电器：食量变态的耗电角色，功率分别都在4kW左右，挂到1.5kWh锂电池上之后，就不用烦恼每次自启停就停止制冷（12V电压系统根本扛不住）。

　　d、空气悬架：空气悬架（弹簧）里头有空气压缩机，用上更大功率的48V系统之后可以确保空气悬架反应更快。

　　e、转向助力系统：果断投向48V。

　　f、后轮转向技术：后轮电机给到48V系统服务，响应速度也更快。

　　g、泵：油泵水泵各种泵，交给大功率的48V系统吧。

　　h、智能车机系统：下图自己感受，L2+的200TOPS算力要耗掉45W（笔记本充电功率），L5的2000TOPS就是800W，请问12V系统一共才多少kW？

　　低功率负载还是可以交给12V电压系统的，比如照明系统（LED化之后很节能）、信号系统、蜂鸣器、仪表盘、电窗门锁以及发动机喷油点火系统等等。

　　用户买车就是图个性价比，48V轻混动车子没升价/只升一点点钱，可以换来挺多的：

　　a、自启停系统的平顺性大幅度增加。

　　b、能量回收过程中的心理愉悦。（因此车企喜欢把能量流显示在仪表盘/中控屏上）

　　c、能量回收反拖可以省刹车片，且因反拖力度不大，不会恶心到驾乘人员。

　　d、真的能省0.3-0.8L/100km的油，省钱了就是好事。

　　e、车辆可以配置更多大功率负载，豪华、智能得以实现。

　　f、有些BSG电机可以在换挡期间调整ICE的转速以消除自研自产自销的垃圾双离合变速箱之顿挫，具体是哪个聪明品牌我就不点名了。

　　除了以上6个小点的用户得益，开节能汽车如今也成为了一种政治正确，车企当然也想通过相关的宣传来展现用户群体“拥有精英人群的社会责任感”。

　　进入本文最重要环节，但这节的内容非常复杂，单劈一篇万字长文是没问题的，但读者们应该会直接关掉网页……

　　所以笔者今天就只用2张图把事情简单说一下。

　　先做一张图展示48V与12V双系统是怎样联合工作的：

　　配合上图解释如何节能：

　　1、能量互通：两套电压系统是互通的，理论上都可以通过DC-DC互相升降压充放电供给对应电压的负载，因此总系统不易亏电，不用经常启动内燃机。

　　2、滑行储能：48V系统加入之后，车辆更容易实现滑行储能模式，也就是视觉传感器、位置传感器、卫星信号判断你要进入“滑行至停止”这个工作，提前30秒左右停掉内燃机并让BSG/ISG反转发电。

　　3、反转储能：BSG/ISG作发电机用，能量来源可能是刚刚提到的滑行，可能是内燃机经济转速下的剩余动能，也有可能来自专门的发电模式。比亚迪DM3系统就有发电模式，让汽油机固定在1500rpm 用BSG进行8kW发电，实际上不好用。

　　4、能量大增：内燃机运转时可以电系统充电，12V铅酸电池与48V锂电池的总能量一般在2kWh左右，足够红灯前吹好一阵子空调冷风了，不用经常启动内燃机。

　　5、扭矩辅助：ISG电机可以提供50N·m左右的驱动扭矩（但不能单独驱动车轮），帮内燃机降负荷，一定程度上降低了油耗。

　　接下来笔者上一张多年前P的老图，这里基本说清了电机位置和作用，其中48V系统可以供给P0（BSG）、P1（ISG）、P2、P0+P3四种电机布局使用。

　　目前市面上见到的48V电压系统之电机，基本都是取代原发电机位置的BSG电机，因其成本最低、结构最简单，多数12V车型随便一改就能成为12V+48V的BSG轻混车型。

　　德系是后来者，反而居上了。究其原因，便是因为德系豪华品牌太多了，高功率负载多，老早就受不了12V电压系统了。

　　奔驰从W221那一代奔驰S级（2006-2013）就开始做48V系统的尝试，宝马则在ActiveHybrid 7（2010-2012混动7系）上进行了试验。最终第一个跑出来的不是奔驰宝马，而是2017年发布的第四代奥迪A8（D5）。笔者印象深刻，是因为那篇首发技术解析稿是熬夜写的。

　　不过A8的48V系统用了更简单、更便宜、无法进行扭矩辅助的BSG电机，虽然没对动力有帮助，但油耗有了0.7L/100km的下降。同样的系统很快就用到了奥迪A6（2018）、A7（2018）、Q7（2020）、Q8（2020）、A4（2020）、Q5（2021）之上。

　　奔驰肯定不会落伍，EQ Boost 48V立刻奉上。请注意，这是一台更高阶的ISG电机，不仅帮助省油，还能进行扭矩辅助（因为在发动机飞轮输出端）。这些ISG很快就装备到了C级（2018）、CLS级（2018）、S级（2018）、AMG GT53（2018）等车型上。

　　那个，AMG车主现在也考虑省油吗？

　　至于宝马，其实上一年5系就在海外铺开了48V，但华晨宝马还没有跟进。第八代大众高尔夫也有48V，第四代EA888天生就跟48V匹配，预计以后德系是铺48V最积极的一个阵营。

　　保时捷呢，当初不是48V的主要发起人吗？是的，保时捷很需要48V电压系统来伺服主动防倾杆。空气悬架等高功率负载。

　　此外，保时捷911也在做更加深入的电气化尝试，先是自启停微混，然后是48V轻混，以后还会有插混甚至纯电。

　　通用集团是低压系统高压化（12V一次，42V又一次）的先行者，旗下几个品牌都玩过48V轻混，比如土星在2007年开始做轻混，不过最终还是全面转向48V。

　　跟德系品牌一样，最先量产48V轻混系统的电力需求最大的豪华品牌。新出的2021款凯迪拉克XT5和XT6全系都铺了48V轻混，ISG电机功率10kW，可以给50N·m的扭矩辅助。因为是ISG，所以不需要改原来的发动机和变速箱，在年款车型上都能直接装备。

　　凯迪拉克给出的综合工况节油成绩是“节省5-6%”，足够老实，因为很多三四线车企就喜欢给你标一个10%左右。

　　实际上，这个比例的确比较可以了。我之前用的LTG引擎没可变缸技术，变速箱也是老款的8L45，超速挡位减速比不够大，所以高速油耗还不够极致。后来换LSY+9AT之后，一百公里可以省2.5-3.0个油，主要功劳是可变缸技术和更加省油的9号超速档。现在凯迪拉克推出“2.0T可变缸涡轮增压+9AT+48V”组合，还能再优化5-6%，ICE的停机时间可以更长。

　　美系另一大阵营是福特集团，不过可能因为上一年长安福特混得不够好，所以没有及时引入48V系统。中国消费者对“三缸”这个词太介意了，实际上福特的EcoBoost三缸机非常高效率，配上48V电机之后还能省更多油，海外版的福克斯和嘉年华早就用上了。

　　大家有没发现我没提林肯……哎，一个以NVH取胜的豪华品牌，怎么现在还没48V电压系统引入中国呢？

　　就如前文提到的那样，美系品牌是高压化先驱，像凯迪拉克/林肯这种开始逐步铺智能车机、自动驾驶、主动悬架的品牌，现在正是时候全面搭载48V，一方面解决电力窘况，一方面提升平顺性和静谧性，一方面的确也能省点油。

　　比亚迪在2013年推出了自家的48V弱混技术，他们叫“绿混系统”（希望基金读者不要介意），不过这款弱混系统并不怎么出名。真正卖断货的是第二代唐DM，很多订金用户（不是没交钱的意向用户哈）最近等不到车放弃，这种热销场面对于比亚迪而言是第一次。

　　虽然唐DM用的是不能进行扭矩辅助的BSG电机，但还有P3和P4两台大功率驱动电机，所以动力输出强势得可怕。

　　吉利也是推动48V的产业巨头，他们主打的是接地气的BSG电机，不过官方说能省15%（！！！）。笔者看到有媒体软文吹“吉利能省15%，奔驰奥迪远不如”就觉得特别恶心。

　　此外，一汽、长安、广汽、长城等品牌也都在跟进48V，而起步比较早却被反超的是江淮，我们2017广州车展就解读过他们家的48V轻混系统。

　　为什么单独说说江淮呢，因为他们这套HyBoost轻混系统用的是磷酸铁锂配方的48V电池，能量只有区区0.38kWh…… 我一直很想试试装机之后会有哪种级别的节能效果。

　　日系品牌，笔者简要讲三句。

　　第一句：丰田本田拥有强势的HEV强混技术，对48V兴趣不大。

　　第二句：马自达和斯巴鲁这两家只用工程师脑袋想东西的厂家从2019开始逐渐尝试48V系统。

　　第三句：铃木发力最早但其中国市场失败了，刚发布的日产逍客有48V但不知道是否引进。

　　48V市场兴起，将产生巨大的利润市场。因为电池、电控、电机都可以外包，所以……基本上买回来装机调试一下就能用了。

　　大陆集团专注做BSG电机，另一个巨头博世也在不断研发新的BSG，宁德时代给它提供48V电池包。

　　此外还有德尔福、法雷奥、日立、舍弗勒等等零部件巨头也参与了这块蛋糕的抢夺，不知道为什么电装没声没气。

　　从6V到12V再到48V，汽车电压系统见证的是汽车产品逐渐迈向电气化与智能化的历史。在21世纪的汽车产品中，为安全性能、舒适功能、智能化配置、电气化底盘、自动驾驶运算服务的高功率负载越来越多，储能装置能量不足的问题越发明显，提升电压与电流可更好地满足负载的需求。

　　48V电压系统的推广并不算迟，因为锂离子电池在上世纪90年代初才正式铺开，经历了30年的制造、使用、迭代之后，才终于达到今天车规级48V电压系统的要求。否则，我们得用4组12V铅酸电池进行串联，这就相当于一台手动变速箱的重量了。

　　48V需要执行的另一项重任是降低排放与降低油耗。按照目前动力电池技术的成本和性能估算，内燃机会在接下来20年内继续成为乘用车动力的“大半壁江山 – 半壁江山 – 小半壁江山”，48V系统作为性价比最高的混动机构，必然是最受宠的。

　　12V自启停系统也能节油，为何48V才是王道呢？

　　因为12V电压系统对应的自启停振动太可怕了，我上车第一件事肯定是关掉自启停，不能为了省几滴油损失整个旅程的平顺性。

　　我们都会说一个网络词汇“力大砖飞”，实际上48V自启停的确可以用大力出奇迹，48V可以搭载10-15kW大功率BSG/ISG电机，平顺性上去了，消费者才肯用自启停系统。

　　48V自启停的速度更快，比如通用48V自启停的速度就比12V自启停快了0.2秒，动力衔接更好，整车平顺性更高。

　　在滑行的时候，48V还能进行动能回收，而且发动机断油时间大大增加了。

　　在起步的时候，因为ISG电机可以给到辅助扭矩（奔驰、宝马、凯迪拉克、雪佛兰等），所以起步可以更轻盈更平顺。

　　在换挡的时候，有个我不愿意点名但的确卖得很好的国产品牌，用BSG电机避开了双离合换挡时此前一直无法根治的顿挫。

　　在凡尔赛的时候，比如你的车子有48V电子涡轮，恭喜啊，涡轮迟滞没有啦。

　　答：暂未。12V产业链标准化之后，这项技术就一直用到现在，包括特斯拉Model S、保时捷Taycan、蔚来ES6在内的几乎所有电动汽车都在使用它来供电。当然，并非驱动车轮。

　　不过，48V电压系统的确会逐渐替代12V电压系统，这个过程是以十年计的。

　　那个……凡是电池都有自燃的风险，凡是汽油车都有自燃的风险，凡是炸鸡都有炸得不好吃的风险。

　　低压系统基本可以保证不自燃，毕竟我也没怎么听说过有小朋友玩四驱车把屋子烧了的。高压系统的自燃风险高很多，毕竟工作压力大一个量级，风险就几何倍数飙升了。

　　因为BSG是搭配自动启停使用的，若你一上车就把启停关了，自然就没有多少节能作用了。之前我们关自启停是因为12V电压系统给到自启停系统的功率只有4kW左右，功率不够自然就抖啊。

　　现在BSG和ISG电机动辄10-15kW，力大砖飞，不抖了。

　　新款奥迪A4有12V轻混系统，12V铅酸电池+12V锂离子电池（0.12kWh），BSG电机的功率从48V系统的8kW缩水到12V系统的5kW，每100km理论节省0.3L汽油。

　　把它当成一个动能回收装置，省出来的能量给车载用电器用，差不多就这个意思。

（文：太平洋汽车网 黄恒乐）