浅谈乘用车48V设计与开发

杨茂华

摘 要：通过个人的研究和体会，针对新能源及48V等重要议题，介绍当前的现状及未来趋势，阐述个人的意见和主张。

关键词：乘用车 新能源 MHEV 48V P0

The Design and Development for the Passenger Vehicles 48V

Yang Maohua

Abstract：Based on the personal study，the author introduces the current situation and the future trend about the design and development for the passenger vehicles 48V and puts forward his personal suggestion.

Key words：passenger vehicle，new energy，MHEV，48V，P0

1 行业现状与趋势

随着“巴黎协定”在世界范围内逐渐被接受和认可，随着“欧盟碳排放法规”的逐步实施，随着“中国双积分政策”（CAFC积分和NEV积分）的逐步落地，随着中国提出的“碳中和2060目标”逐渐被广泛认知和认可，随着全球消费者对于汽车动力、油耗、排放等的诉求越来越高，因故节能、低碳、环保的出行交通工具越来越成为市场上的新宠。

目前，可以迎合以上法规、政策、市场及消费者需求的产品形式有EV、HEV、PHEV、MHEV、REV、FCEV等，本文将针对MHEV（48V）予以重点介绍和阐述。

2 48V常见结构形式，优势，关键零部件与系统、供应商资源

2.1 48V常见结构形式

48V常见结构形式有P0、P1、P2、P3、P4（P是Position的首字母，其代表的是位置的意思）。其中，P0（也称作BSG）：電机通过皮带等于发动机连接;P1（也称作ISG）：电机与发动机直接连接，电机与传动机构之间有离合器;P2：电机与发动机之间有离合器，电机与传动机构之间有离合器;P3：电机安装在变速器和差速器之间;P4：电机在后桥（后轴）。具体主要差异见图1：

2.2 48V优势

48V及P0（48V）技术门槛相对较低，成本相对较低、开发周期相对较短、开发费用相对较少。同时，对于现有基础传统车型的影响相对较小，项目实际应用和具体实施操作相对容易。

2.3 P0 48V关键零部件与系统、关键零部件与系统供应商资源

关键零部件与系统：48V电机、48V电池、48V→12V DCDC、48V线缆、48V电池通风冷却系统（取决于电池供应商技术能力），具体见图2：

关键零部件与系统供应商体系与供应商资源：48V电机及DCDC系统供应商主要有VALEO（法雷奥）、BOSCH（博世）、CONTINENTAL（大陆）、RICARDO（里卡多）、LG，48V电池供应商主要有BOSCH（博世）、万象（自主品牌）。

3 48V工作原理、控制策略与整车标定

3.1 P0 48V工作原理

P0 48V工作原理：启动阶段，48V电机取代传统起动机实现快速启动;起步阶段，48V电机助力发动机实现快速起步;加速阶段，48V电机辅助发动机实现快速加速;行驶阶段，发动机带动48V电机进行发电并向48V电池进行充电;减速、制动、滑行阶段，通过发动机制动反拖48V电机进行发电并向48V电池进行充电;怠速阶段，通过48V电机实现快速启停;具体见图3：

3.2 P0 48V整车控制策略与标定

当然，需要结合以上工作原理做好整车控制策略和系统标定工作。以便保证传统发动机经济高效运转、新增48V充分发挥应有的效能，同时使得两种动力有机耦合相辅相成。

4 48V整车整体设计开发思路

基于现有传统车型加装该48V系统，按照新增的零部件、系统的自身要求及其对周边环境的特殊要求，在沿用的基础上对于周边关联件进行适当的修改和设变，以便满足安装固定、机械接口匹配需求等。

对于全新平台、全新车型，需要按照平台、平台化、模块化设计理念与思想进行兼容设计和防错设计，确保关联零部件最大化通用和共用，节省项目投资、成本和费用。

5 P0 48V关键零部件布置原则及注意事项

5.1 48V电机布置原则及注意事项

48V电机取代传统电机（针对于P0结构形式而言），通过过渡支架的变化实现48V电机的安装和固定，由于带轮直径变化及差异，需要针对轮系进行适当的调整和修改，以便满足带轮包角的要求。由于轮系调整变化较大，需要针对周边件进行全面校核，从而极力避免间隙不足及动静态干涉、拆装困难等问题。

另外，48V电机的理想工作环境温度要求<105℃，故需要做好前舱流场和温度场的模拟分析评估工作。

5.2 DCDC布置原则及注意事项

DCDC一般布置在前舱区域，兼顾48V电机布置位置及传统12V电池布置位置，结合前舱周边部件及空间余量予以合理的布置和安放。当然，市场上也有布置在乘员舱或者行李箱区域的情况，具体项目视实际情况做出最佳的判断和设计。

另外，DCDC的理想工作环境温度要求<70℃，故需要做好前舱&乘员舱&行李箱区域流场和温度场的模拟分析评估工作。若周边工作环境温度不大友好，除了增加纯机械散热片散热之外，还可以借助水冷或者油冷主动降温措施予以改善。

5.3 48V电池布置原则及注意事项

48V电池常见的布置位置有乘员舱和行李箱区域。

若是布置在乘员舱，一般都是布置在副驾座椅下方。若是布置在乘员舱（副驾座椅下方），需要采取措施减少电池发热以及NVH对于乘员舒适性的影响，同时需要对地毯进行一些特殊的设计，从而确保美观性和隔音降噪效果。另外，需要评估验证侧碰恶劣工况安全性，避免因侵入过大导致漏液起火事故的发生。

若是布置在行李箱区域，通常有4种常见形式：一种是布置在行李箱地板之上靠近后排座椅靠背处;一种是布置在行李箱地板之上靠近左后轮罩或右后轮罩处;一种是布置在备胎池之中（当然，备胎需要反扣于备胎池）;一种是行李箱后围板区域。若是布置在行李箱区域（行李箱地板之上靠近后排座椅靠背处、行李箱地板之上靠近左后轮罩或右后轮罩处、行李箱靠近后围板区域、备胎池等），除了充分考虑行李箱容积和美观性之外，还需充分开展后碰安全模拟分析以及实车碰撞试验验证工作，从而确保使用的安全。

另外，48V电池的理想工作环境温度要求<30℃（电芯工作温度极限在60℃∽65℃），故需要做好乘员舱和行李箱区域流场和温度场的模拟分析评估工作。若周边工作环境温度不大友好，可以借助自然冷却、引入空调冷风降温、主动强制风冷或水冷等措施予以改善。

5.4 48V电池通风冷却系统布置原则及注意事项

对于48V电池通风冷却系统（包括进风管或者导风管、风箱、风机、出风管等）而言，一个取决于電池供应商技术能力，另外一个取决于48V电池的布置位置。若48V电池布置在乘员舱，则完全可以借助HVAC（空调）实现其降温的目的;若48V电池布置在行李箱（3厢乘用车）之内，且电池供应商技术能力相对较弱，则需要借助通风冷却系统或者水冷系统实现降温，以防电池过热保护进而导致整个系统无法正常有效工作。

5.5 高压线缆布置原则及注意事项

高压线缆常见3种走向形式：一种是舱室内布置方案，即穿过前挡板进入乘员舱或者行李箱。另外两种是舱室外布置方案（绕过前挡板穿过前地板进入乘员舱;绕过前挡板穿过中地板或者后地板进入行李箱）。高压线缆原材料成本较高，线路走向需遵从“最短化设计原则”，以便项目成本的最优控制。高压线缆若从地板下方通过，需同时做好“防水&防剐蹭漏电”甚至“短路”等保护措施。

另外，48V线缆的理想周边环境温度要求<120℃，故需要做好热源如排气系统的隔热防护措施。

5.6 XXX车型布置示意图

6 设计验证、设计确认

6.1 CAE模拟手段

如今，CAE日渐成熟和完善，可以借助CAE模拟分析手段对于PE（动力性经济性）、VTM（热管理）、NVH（噪声、振动、声振粗糙度）等进行前期的模拟分析和结果预判，并对于CAD设计存在的问题寻求合理的应对措施及解决方案。目前，国内主机厂完全可以建立自己的CAE分析团队或外委有资质的供应商进行相应的模拟分析工作。

6.2 性能试验

与此同时，实车性能试验手段也已经非常的成熟和完善，不同项目可以按照Mule Car（骡车）、Prototype（原型车）、OTS样车（工装样车）分阶段进行多维度、全方位的验证和综合评价。除了开展PE、VTM、NVH试验之外，还可以利用综合试验、强化试验等，考证整车及系统的可靠性、耐久性、安全性等。

7 结束语

鉴于当下关键零部件及系统还是外资企业把控，国内自主零部件供应商应充分的借鉴、消化、吸收。同时，加大关键技术及核心人才的引进力度，尽早开发出国产化的产品。从而打破外资企业、国际巨头在这一领域的技术垄断局面。

与此同时，外资品牌及合资品牌诸如奔驰、奥迪、大众、通用、福特、JEEP等，自主品牌诸如吉利、长安、长城、广汽、江淮、江铃等，均有48V产品量产上市。随着汽车市场及消费人群需求的变化，为了扩大新产品的亮点、卖点，为了增强新产品的竞争力和影响力，后来的主机厂需要在48V上抓住机遇、苦下功夫、弯道超车、迎头赶上，从而使新老产品在激烈的市场竞争中永远处于不败之地。