【國王學苑】內燃機的救星？淺談48V微型油電系統

2019-09-18 17:51:22

當前的汽車工業正在向電動化推進，各家車廠皆透過Hybrid、純電等不同的方式為旗下產品注入電能。不過，除了一般需要配備電池模組、電動馬達的標準油電混合動力之外，近年來Mild-Hybrid也就是微型油電也逐漸成為電動化的主流方式之一，而所謂的微型油電，也就是採用48V車電系統的混合動力系統。但是究竟48V微型油電有何優勢？48V車電系統又能否成為內燃機續存的關鍵？就讓本篇【國王學苑】來為讀者解惑。

▲48V車電系統的主要元件：發電馬達、電流轉換器、鋰電池

首先，48V車電系統的組成相當簡單。以目前車廠主流使用的第一代48V車電系統來說，通常包含一顆小型的發電馬達、一顆48V專用鋰電池、一個電流轉換器。而許多正在研發試驗當中的第二代48V車電系統，則會使用功率更高的發電馬達，並且整合進變速箱當中。

那為什麼是48V？48V代表電壓為48伏特(Volt)的車電系統，而48這個伏特數也不是隨便挑出來的。這主要是因為車用電系一旦達到60V以上，就會被視為高壓電系統，而高壓電系統因為安全和本身運轉效率的需要，必須要有安全系統、更多的電控裝置、更粗的電纜等等，最終的結果就是成本被一層層墊高。

▲因為組成簡單且體積小，48V車電系統容易將既有車型升級為Hybrid

除了成本較低，48V車電系統也可以和傳統的12V車電系統並用運行，這讓車廠可以比較容易地透過「加裝」的方式來讓既有產品變成微型油電。如果要使用標準的Hybrid系統，車廠必須要加入完整的電池模組、一顆高功率的電動馬達、電流轉換器等等裝置，因為需要佔據許多空間，車廠幾乎要重新安排整個車體架構。所以48V車電系統對於汽車製造商來說，算是一種最容易達成的電動化方式。

▲48V車電系統能夠優化內燃機和周邊系統

另外，隨著新世代車款配備了越來越多的電子裝置，包括影音娛樂系統、聯網系統、衛星導航，以及鏡頭、雷達、感知器、紅外線等各式各樣的駕駛輔助系統，都讓標準的12V車電系統負擔越來越大。在有了48V車電系統之下，有許多電子設備都可以轉由48V車電系統供電，減輕原有12V電系的負擔。48V車電系統甚至能夠將傳統以引擎皮帶驅動的零組件改為電子式來減少引擎負擔，例如電子式水泵浦、電子式空調壓縮機、電子式機油泵浦等等。

當引擎負擔減少，就能夠將內燃機引擎的動力輸出更集中在驅動車輛上，進而增進效率、減少碳排放量。而48V車電系統的發電馬達也能夠協助有怠速啟停功能的車款在重新啟動引擎時更加順暢，或者驅動電子式增壓器來幫助減少引擎渦輪遲滯等等。

不過，48V車電系統仍然有其限制。在電壓不大的情況下，48V車電系統所使用的發電馬達功率也都偏小，多半落在16匹馬力以內，僅能夠擁有動能回充發電、帶動一些周邊機件的作用，無法實質驅動車輛，當然也沒辦法像標準Hybrid系統一樣用「純電模式」行駛。這樣的限制讓48V車電系統的節能作用較不明顯，僅能夠視為稍微優化整個內燃機和周邊架構的方式。

▲第二代的48V車電系統將會使用功率較大的發電馬達，並且整合於變速箱內提供實質驅動效果

好在隨著第二代48V車電系統即將問世，包括ZF、Continental等車用零組件大廠都將能夠提供輸出達到40匹馬力左右的48V車電系統，不但能夠達成第一代48V車電系統的所有功能，整合於變速箱當中的高功率發電馬達也將能夠實質的驅動車輛，讓微型油電也可以採用純電模式進行短距離行駛。預估第二代48V車電系統能夠大幅的降低內燃機引擎的碳排放量，也可以真正的成為性能輔助的角色，屆時48V車電系統將能夠讓內燃機引擎更容易通過越來越嚴苛的環保法規，同時讓消費者能夠用較低的售價購買Hybrid車款，也將會讓許多大排氣量、多缸引擎繼續存在於市場當中。