48 volts mildhybridsystem

18 / 05 / 2020

Marketing

I motsetning til fullhybridkonfigurasjoner som bruker motoren og/eller en elektrisk motor til å drive bilen fremover, brukes mildhybridsystemet på 48 V i et typisk stopp/start-kjøretøy der et 48 volts elmotor-/dynamoaggregat fungerer som et supplement til motoren for å oppnå bedre akselerasjon og drivstofføkonomi.

I tillegg gir elektrifisering av komponenter som klimaanleggkompressor, servopumpe og motoroljepumpe redusert belastning på motoren og økt drivstoffeffektivitet.

mild hybrid vehicle diagram

1 Elmotor-/dynamoaggregat
2 AC/DC-vekselretter
3 48-voltsbatteri
4 DC/DC-omformer
5 48 volts strømfordelingsenhet
6 12-voltsbatteri
5 12 volts strømfordelingsenhet.
8 E-charger

Elektrifisering av kjøretøy med spenning på over 12 volt er ikke noe nytt: bilbransjen vurderte å ta i bruk et system på 42 volt på 1990-tallet. Disse planene ble etter hvert lagt bort på grunn av usikkerhet omkring kostnader, og praktiske hensyn som redusert varighet i brytere og reléer. Miljøhensyn har imidlertid ført til at man har tatt i bruk moderne elektronikk med transistorer, dioder og mikrobrytere som tåler mer, slik at dette nå er en mer gjennomførbar mulighet.

Så hvorfor stoppe på 48 volt? Ifølge gjeldende regelverk er alt på over 60 volt offisielt å anse som «høyspenning». Dette fører til ekstrakostnader på grunn av kostbar skjerming, kontakter og kanaler som de oransje som man ofte ser på mange hybrid- og elbiler. Dette betyr imidlertid ikke at elektrisitetsarkitekturen i hele kjøretøyet vil gå over til 48 volt. Det ordinære 12-voltssystemet brukes fremdeles til å drive mange standardkretser som lys, dørlåser, elektriske vinduer og infotainmentsystemet.

En vanlig 48 volts mild hybrid har bare et lite antall ekstra komponenter: elmotor-/dynamoaggregat, AC/DC-vekselretter, DC/DC-omformer, et 48 volts batteri og en elektrisk turbo, også kalt e-charger.

Elmotor-/dynamoaggregat: Den vannkjølte, reimdrevne elmotoren/dynamoen erstatter den vanlige dynamoen og har i oppgave å starte motoren igjen etter en stopp/start-sekvens, mens den ordinære 12 volts startmotoren brukes til normal starting med tenningsnøkkelen.

I noen tilfeller kan elmotoren/dynamoen støtte motoren for å gi bedre akselerasjon og redusere belastningen strategisk for å maksimere drivstofføkonomien. I tillegg lader elmotoren/dynamoen begge batteriene når den er i dynamomodus, på mer eller mindre samme måte som en ordinær dynamo, men også når bilen ruller uten motorkraft, eller når den bremser.

AC/DC-vekselretter: AC/DC-vekselretteren kan enten være integrert eller ikke integrert i den 48 volts elmotoren/dynamoen, og har to funksjoner.

For det første omgjør den likestrøm (DC) fra 48-voltsbatteriet til vekselstrøm (AC), som deretter driver elmotoren/dynamoen i motormodus.

For det andre omgjør den vekselstrømmen som genereres av elmotoren/dynamoen når den er i dynamomodus, til likestrøm, som brukes til å lade opp batteriene på 12 og 48 volt.

DC/DC-omformer: Siden denne bilen har både 12 volts og 48 volts systemer, utstyres den med en DC/DC-omformer for å redusere spenningen fra 48 volt til 12 volt.

48-voltsbatteri: Litiumionebatteriet på 48 volt er vanligvis plassert bak i bilen, og i likhet med elmotoren/dynamoen kan det bruke kjølesystemet til å spre varme.

E-charger: Den ordinære turboladeren avløses av en elektrifisert versjon som kalles e-charger. Istedenfor å vente på at eksosgassene skal få impelleren til å dreie, brukes en elmotor til å drive impelleren, slik at den øyeblikkelig gir nødvendig ladetrykk uten den typiske forsinkelsen som man er vant til fra motorer med turbolader. Eventuelt kan superladere også elektrifiseres for å oppnå et resultat som tilsvarer det en turbolader drevet av en elmotor gir.

Mildhybridsystemet på 48 volt utvikles stadig videre for å oppfylle utslippskrav, forbedre drivstofføkonomien og øke akselerasjonen. Derfor er kjøretøyprodusenter allerede i gang med å utvikle andre intelligente forbedringer forbundet med 48-voltsystemet, og følgende er noen eksempler på dette:

DSF-teknologi (Dynamic Skip Fire): Integrerer sylinderdeaktivering med 48 volts mildhybridsystem. DSF-systemet isolerer en sylinder ved å koble fra kamfølgerne. Dette låser innsugings- og eksosventilene i lukket posisjon når det er mindre behov for kraft, hvilket gir bedre drivstofføkonomi

Utvidet stopp-start-teknologi: I motsetning til ordinær stopp-start-teknologi som slår motoren av når kjøretøyet stopper helt opp, vil det utvidede stopp-start-systemet også slå av motoren når den nærmer seg stopp eller når kjøretøyet kjører i konstant fart.

Elektrisk oppvarmet katalysator: For å redusere mengden av skadelige utslipp må katalysatoren nå driftstemperatur så raskt som mulig. Dette er desto viktigere for hybridsystemer på grunn av hyppige stopp-start-sekvenser eller rulling med motoren av, men dette kan enkelt løses ved å varme opp katalysatoren elektrisk med 48-voltsystemet.

Elektrifisering av drevne komponenter: Vannpumpen og klimaanleggkompressoren er to eksempler på komponenter som kan elektrifiseres. I tillegg til å redusere parasittisk motorbelastning gjør dette at komponentene kan justere sin egen arbeidssyklus basert på kjøretøyets og førerens krav.

Så mens det nåværende 12-voltsystemet kommer til kort sammenlignet med de andre dyrere fullhybridene, gir 48 volts mildhybridteknologi en kostnadseffektiv løsning for å oppfylle utslippsregler og møte et fremtidig økt behov fra elektriske komponenter som trenger mye strøm.

Bruken av 48-voltsteknologi forventes å vokse videre, spesielt ettersom strengere CO2-utslippsmål vedtas og nedgangstidene fortsetter for forbrenningsmotoren.

På grunn av den økende populariteten til hybridbiler og elbiler legger Autodata ut drivsystemskjemaer for slike kjøretøy, slik at vi holder oss i tet innen diagnose og reparasjoner av kjøretøy også nå som elbiler og hybrider for alvor gjør sitt inntog.