X跨界 电气工程师体验福特领界48V轻混系统

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2019-12-20 10:32
12019-12-20 10:32
在油耗和排放的严政下,各大汽车厂商都纷纷做起新能源、混动、轻混车型来丰富自己的产品布局。而48V轻混系统作为油车中相对节能环保的形式既不会给驾乘者带来里程焦虑症,也比传统的燃油车更具有经济性。这也正是48V轻混系统在近两年备受车企推崇的重要原因之一。
刚好,前两天我利用“职务之便”认识了今天X跨界的主人公,也是电气、轨道列车控制工程师——Vitas。抱着学习的态度,我今天也带来了汽车的主角,拥有48V轻混系统的福特领界酷潮科技版。让电气达人来体验它,会不会让这套48V轻混系统发挥的更加淋漓尽致呢?

Vitas先生是一名资深的轨道交通车辆工程师,对列车交通工具的电气原理有多年的一线工程经验。对于这种高科技、高学历、高颜值的人我向来都是非常尊敬并且虚心讨教的。而Vitas先生也是极度的平易近人,这让我今天的工作开展的非常顺利。







在简单的寒暄了几句之后,我变表示出对Vitas先生的日常工作有着极大的兴趣,而Vitas先生对我也是知无不言、言无不尽。为了方便大家解读,部分内容采用我与Vitas先生对话的形式。

我:您能讲述一下自己平时的工作状态是什么样吗?我对高铁幕后的故事还是挺感兴趣的。
Vitas先生:推行多种节能方案和研发新技术是我平时主要的工作。既然今天咱们聊48V轻混系统,48V其中一个很重要的功能就是为起步提供更好的动力。那我就简单的跟你聊一聊城市轨道交通,在解决起步问题,用了哪些招数。
以上海轨道交通1号线为例,M车重38.3吨,T车重35.5吨。T车代表拖车,M车代表动车,动车相比拖车要多几个电机和齿轮箱,提供动力。庞巴迪公司为上海轨道交通1号线配置的列车,按照T-M-M-M-M-T为一组搭配为例,每列车6辆编组,4栋2拖,每3辆车为一个控制单元。一列空驶的一号线,总重224.2吨,这台福特领界酷潮科技版整备质量1620公斤,要让138辆福特领界酷潮科技版重量的一号线列车启动起来,该怎么办呢?

(上海地铁一号线使用的AC04型,庞巴迪MOVIA 456列车)
有轨电车为了解决这个问题,有两种方式来解决这个问题。第一种方式,超级电容有短时间超大功率放电输出的特性,例如我们相机上的闪光灯,就用电容提供高压电启动闪光灯。超级电容可以在车辆进站时完成车辆蓄能充电,供车辆起步时需要的更高能量,及时转变成列车电机的动力输出,拖动一百多吨的列车。
另外一种方式,城市轨道地铁则根据地质情况以及地铁运营特点,有些城市在修筑地铁时候就将站台建设的更高,坡度会保持在3‰以下,进站时可以。这样每次车辆在出站时候有一定下坡坡度,有助于车辆提速和减少能量输出,将势能转换成动能。进站时候有一定的上坡坡度,有利于车辆减速并储存一定的势能供下一次加速。

在进站过程中地铁车辆需要降低速度还会优先使用到电能回收制动,说白了就是牵引电机通车轮转动切割磁场当做发电机用。原理方面有点像这台福特领界酷潮科技版,只不过有轨电车更早的运用了这项技术。

在了解了Vitas先生的日常工作以及相关的工作内容后,Vitas先生也开始有点按耐不住想要对这台福特领界酷潮科技版一探究竟,我呢,也是看出来了Vitas先生的小心思。而且这也是今天的重点工作。











Vitas先生简单的试驾之后面带微笑下了车,我猜测应该是福特领界酷潮科技版的表现很让他满意,而我也通过这几天的试驾,带着几个更加专业问题向Vitas先生学习讨教了起来。

我:既然您刚才聊到了福特领界酷潮科技版,而且您也试驾了,我正好也有几个问题要请教您呢。为什么几乎所有的轻混系统都采用了48V,而不是用的更低的12V,也不是更高的60V,电压又对动力水平有什么影响?

Vitas先生:大家都知道我们汽车上一般都使用的是12V的电瓶作为点火启动、照明、音响等电子部件的供电。但是12V的蓄电池由于能量密度的限制,无法释放出100A以上的电流。因而如果作为汽车的动力供给,就需要提高电池电压。我国安全电压标准是36V,60V是普通人类能承受的安全电压极限,12V在车辆上使用比较广泛,48V正好是12的整数倍且好管理,再加以适当的隔离和防护,可以做到不需要对原有动力系统作太大调整,即可更低成本的平衡排放和购车用车成本,有效优化汽车电气系统和辅助动力的选择。所以现在从10多万的小车到100多万的奔驰S奥迪A8L也都可以搭载48V轻混。

我:其实在之前我也做了一些功课,我发现市面上大部分产品都是采用BSG和ISG,它们俩的区别有哪些。
Vitas先生:首先,目前主流的48V轻混系统,核心部件包括几个:48V电池、48V启动电机(也是发电机)、一套48V/12V(DC/DC)的电压逆变器,以及相应的电控模块。
在电机的使用方面。BSG电机,就是传动启动/发电一体化电机的意思,BSG电机通过皮带联接如发动机的传动系统中。 ISG电机,这种结构的轻混系统其电机转子和曲轴输出端直接相连。两种电机最主要的是与发动机连接方式不同。作用包括辅助点火、起步,在点火时,电机可以在点火瞬间提供大扭矩输出,直接把发动机带到快速拉升至怠速转速,跳过启动初期大量喷油带动发动机起转到怠速转速的过程。

在起步时,也可通过,电动机的输出功率,辅助提供更高的扭矩提速。配合更大的电池组,动能回收利用效率也进一步提升,启停熄火时也不影响车上空调电器的使用。这种结构的带来的好处,首先就是为传统内燃机卸掉了诸多能量负载,在加速启动过程中可以提供动力支持,并且还可以给电子涡轮、电子助力、高功率电器的配置提供了平台。
我:那领界是不是采用了BSG电机,就是传动启动/发电一体化电机,这个电机是怎么回事。为什么采用这种电机。

Vitas先生:领界应该也是使用的BSG电机。48V及BSG电机的作用主要是在中低速发动机未达到最佳转速区间时,起到有效的动力补充衔接作用。在瞬间需要动力爆发、对涡轮迟滞的弥补等等,而另外一个重要作用则是提高燃油经济性。当然,电机和发动机的匹配是否合理、衔接变速箱工作是否流畅等等,这对主机厂的软硬件实力提出很高的要求,这也是轻混车型的要点。
我:加入48V轻混系统后各有什么利弊?
Vitas先生:当然,肯定是利大于弊的!
弊,从车辆整体设计方面讲,增加一套设备就会响应的增加一定的故障点风险,当然,仅仅作为汽车电机电池驱动这样的模组,如果设计匹配好的话,故障几率非常小。另一点,就是增加了一定的一次性购车成本。
利,48V轻混也带来了用车燃油成本的节省和起步动力方面的提升,并且有一定程度的动能回收再利用机制,在不牺牲启动扭矩的前提下,带来更好的节能和环保优势。在车辆起步阶段发挥电动机低速高扭力特点,车辆起步更轻盈,为驾驶者提供了更好的加速体验。



我:您说的这点我还真是深有体会,虽然这套48V轻混动力“只有”电机最大功率10Kw,最大扭矩54N·m的动力,但却能轻松的把百公里工况油耗做到6.3L。能够有效的降低油耗主要是因为加入了48V轻混系统的福特领界酷潮科技版在发动机停机状态下可继续让车辆起步时采用纯电驱动,可以使发动机避开高功率输出的低效率运转区间,达到省油的目的;而搭载48V轻混系统的福特领界酷潮科技版在滑行的时候,还可以通过这个动力系统回收一部分动能,减少滑行过程中的能量耗散,也能让发动机在平顺性上有显著的提高。

Vitas先生:
“你说的没错,动能回收可以在制动工况下将车辆的动能转化一部分电能储备起来供车辆起步使用,也就是电机切割反向磁场发电。而不像传统车那样简单粗暴的将动能全部变成轮胎和刹车片的热能散发掉。老司机开车提前收油,惯性驻车,尽量避免急刹急加速更省油,所以在一定距离一定载荷下,说我们开车每一脚刹车都是油耗。”

Vitas先生在对福特领界酷潮科技版一番试乘试驾体验之后,除了赞叹不已的动力总成之外,在空间和配置方面也是大加赞赏。

的确如此,福特领界酷潮科技版在配置上确实很厚道,不论是语音控制还是前排的座椅加热通风,又或是超大尺寸且能开启的全景天窗都给人一种刮目相看的感觉。其中给Vitas先生印象最深的就是语音控制系统,不论是高速驾驶还是城市堵车,只要语音下达指令就能完成操作,而且识别率非常的高,对于这点,Vitas先生是赞不绝口,还幽默的说道,:“这恐怕是以后智能方面的标杆”。没错,现如今,人工智能越来越贴近我们的生活。而汽车作为我们生活中最重要的交通工具之一,它能否给我们的生活中带了更多的便利就显得尤为的重要了。

空调的开启方式不光可以用语音控制的方法,还有一个更加贴心的配置,这也正是让Vitas先生爱不释手的——福特派。
只需要在手机上安装福特派APP就能通过福特派互联,轻松远程启动、锁止汽车,快速定位车辆位置,实时监控胎压、油量、里程数等车辆信息,及时接收车辆状态警示和保养提醒,爱车状态尽在掌握。不仅如此,哪怕是在寒冷的冬天又或是炎热的夏天,你都能随时提前开启空调让驾驶者和乘坐着感到无比的贴心,这个时候,福特领界酷潮科技版就变得不再是一辆冰冷的汽车,而像一个富有生命力的你的朋友。

体验到这里Vitas先生也再一次由衷的感受到这辆福特领界酷潮科技版的配置确实高,高到令他有一些吃惊的说道:“这辆车居然还有辅助驾驶功能?”我打趣的问道:“您要不要试一试?” Vitas先生也是一跃而上开始体验了起来。



Vitas先生简单的体验一番之后对我说:“这个配置如果在跑高速的时候用起来简直好用到爱不释手啊,阿不,是爱不释脚,哈哈哈,完全的解放了双脚简直是一种享受。而且各种辅助的保护措施让人非常有安全感!比如安全距离的设定,时速的控制、BLIS盲区监测和LDW车道偏离预警系统的提示,都让我对它完全的信任。”不仅如此,这辆福特领界酷潮科技版还有一个非常照顾新手司机的配置,Co-Pilot360™智行驾驶辅助系统。其实我们都清楚,当一个新手司机刚刚学车最怕的就是泊车入位,但是如果你有了这个Co-Pilot360™智行驾驶辅助系统就会变得轻松很多。





有人说轻混系统是燃油机的进一步优化,对车辆的驾驶体验、整体性能以及经济性都有显著提升。在科技、智能共同进步的未来,轻混系统无疑是最受欢迎的。

















今天的X跨界之旅让我们认识了电气、轨道列车控制工程师——Vitas先生和他背后的工作,也让我们从专业的角度重新审视了这台搭载了48V轻混系统的福特领界酷潮科技版。

好了,本期的X跨界之旅到此结束,下一次的跨界我们又将和谁相遇,让我们一起期待。
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