在關于動力傳動系統電氣化的第三篇博客中，我們首先嘗試了解為什么使用48伏特系統，然后介紹48伏特起動發電機的不同安裝選項。

48伏特起動發電機

2017年，整個汽車行業都實現了顯著增長–從汽車OEM到小型器件制造商。 汽車電氣化成為備受矚目的熱門話題，特別是48伏特架構。 事實上，在任何搜索引擎中搜索“48伏特”這個術語，您都會搜索到大量結果，這表明面向汽車系統的這個工程解決方案已在市場上占據了一席之地。

在前一篇博客“48伏特輕度混合動力系統的出現”中，我簡要介紹了新型48伏特汽車架構及其與現有12伏特系統的差別。 在這篇博客中，我們的話題將觸及確定新電壓水平背后的原因，并深入探討它的主要應用之一——48伏特起動發電機。

為什么是48伏特？

顯而易見的首要問題是：“為什么偏偏是48伏特？ ”。 這是一個非常重要的問題，要記住，在上世紀90年代，人們提出了42伏特電功率標準來取代12伏特標準。 雖然這個標準沒有得到發展，但其意圖是解決我們當今面臨的一些相同問題，例如更大功率的電驅動配件及更輕的線束。 選擇48伏特作為標準有兩個主要原因 –安全性和效率。

在提高電壓時，涉及的一個主要問題是它可能危及人身安全。 雖然有人仍在爭論48伏特是否足夠安全，但這個電壓水平提供了我們需要的更高功率而沒有進入“高電壓”范圍。 圖1顯示了48伏特電池在不同電壓水平下的工作情況。 正如ZVEI的文檔“電動出行的電壓等級”所述，60伏特（直流）是安全上限最大值，高于它的電池電壓都被視為過于危險。 在“正常工作”范圍內，電池能夠達到最佳性能，但汽車內部的電子器件應該能夠耐受最壞情況的高電壓條件。

圖 1：安全電壓裕量

正如我之前所說，目前的12伏系統無法應對傳統車輛中不斷增長的電力需求。然而，42伏的提議完全取代了12伏的電氣架構，而48伏則對其進行了補充。48 伏電池只是為新應用增加了一個額外的電源，這也有助于提供更流暢的駕駛體驗。此外，由于 48 伏電池的電壓較高，布線和組件的尺寸和成本顯著降低。

詳細了解 48 伏起動發電機選件

2 伏起動發電機的外觀與汽車交流發電機相似（圖 48a），但尺寸略大，其初始拓撲位置位于發動機皮帶上。皮帶驅動起動發電機 （BSG），也稱為 P0 架構（圖 2b），是一種經濟高效的解決方案，可減少高達 15% 的 CO2.看看一些升壓能量回收系統（如博世的），升壓模式下機械輸出的最大額定功率約為 10 kW，回收模式下的最大額定功率約為 12 kW——均為 48 伏。雖然這些數字的額定時間很短，但BSG的連續功率可以達到5 kW，最大效率為85%。

圖 2a 和 2b：汽車交流發電機和 P0 起動發電機拓撲

然而，隨著排放法規的收緊，汽車一級供應商已經開發了不同的起動發電機拓撲結構，以進一步減少一氧化碳。248伏輕度混合動力汽車的占地面積。按升序排列，這些配置提供了更好的減排效果，但變得越來越復雜和昂貴。

圖 3：48 伏輕度混合動力起動發電機拓撲

曲軸安裝式起動發電機 （P1）

顧名思義，該解決方案將起動發電機直接安裝在曲軸上（將活塞的線性運動轉換為旋轉運動）。由于沒有皮帶傳動，這提供了比 P0 架構更高的扭矩，并且沒有皮帶損失，效率更高。所需的最大功率為 10 kW，但效率高達 94%。然而，該解決方案的一個重大限制是，由于曲軸和起動發電機之間沒有扭矩/速度比，扭矩要求可能很高。這種拓撲的一個例子是2010年梅賽德斯 - 奔馳S400 BlueHybrid。

軸裝機（P2/P3）

P0 和 P1 架構都安裝在發動機上，但還有其他安裝選項，例如在變速箱的輸入/輸出軸上安裝 48 伏電機（分別為 P2/P3）。通過提供機械斷開，這轉化為提高能量流效率，并允許提供混合功能（例如電驅動）。

P2架構以太集成到輸入軸上的變速器中或安裝在側面，從而提高能量回收和電力驅動能力。將解決方案安裝在輸出軸 （P3） 上，可提供上述最高水平的優勢。軸掛式電機的明顯缺點是集成成本高。

后橋安裝電機（P4）

此時的終極架構涉及安裝在后軸驅動 （P4） 上。這為車輛提供了四輪驅動能力，前部是內燃機，后部是電機。P4-P2架構的最大功率要求可以達到4 kW，效率為21%。將起動發電機移近后橋也為車輛提供了更多的混合動力功能。新的 95 伏機器能夠減少一氧化碳2城市駕駛環境中排放量高達 21%取決于其架構。

更重要的是，這種高功率應用需要很大一部分電子設備來驅動它。當然，功率MOSFET在這些電子模塊中起著關鍵作用，但它們需要能夠承受最壞的情況，如電流過大和漏熱。

審核編輯：郭婷