肖凱 龐有俊 孟健

摘 要：隨著各國油耗法規(guī)的日益嚴(yán)苛，汽車電動(dòng)化的趨勢逐步提速。但現(xiàn)階段純電動(dòng)車尚且面臨諸多問題，用戶和整車企業(yè)都需要一種更經(jīng)濟(jì)便捷的過度方案，由此，技術(shù)門檻低，架構(gòu)簡單的48V微混系統(tǒng)成為了許多車企研發(fā)的方向，本文以48V微混系統(tǒng)為主線，在梳理其技術(shù)細(xì)節(jié)和實(shí)用效果的同時(shí)，重點(diǎn)剖析其技術(shù)在當(dāng)前國內(nèi)的市場競爭力，并對48V系統(tǒng)的未來進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：48V系統(tǒng);乘用車;市場分析;新能源汽車;技術(shù)應(yīng)用

1 48V系統(tǒng)發(fā)展歷程

從1886年第一輛汽車面世，到1918年汽車開始引入蓄電池，中間經(jīng)過了近30年。隨著起動(dòng)機(jī)的廣泛應(yīng)用，蓄電池很快就成為了大部分汽車的標(biāo)準(zhǔn)配置，為了平衡安全電壓及成本，業(yè)內(nèi)選用12V作為汽車電氣化標(biāo)準(zhǔn)電壓。但隨著大功率用電器的集成化發(fā)展，12V的標(biāo)準(zhǔn)電壓已無法滿足需要，需要發(fā)動(dòng)機(jī)頻繁的介入（帶載空調(diào)，怠速啟停等），這也對車輛的油耗產(chǎn)生了負(fù)面影響。于是，電氣系統(tǒng)的升級開始成為諸多企業(yè)的研發(fā)方向。

2011年，奧迪、寶馬、戴姆勒、保時(shí)捷、大眾等諸多車企及供應(yīng)商聯(lián)合推出了48V電壓標(biāo)準(zhǔn)，相較于原先的12V標(biāo)準(zhǔn)，48V在同等截面線束下可實(shí)現(xiàn)4倍于12V的功率[1]，這使得在同等功率下，整個(gè)電容器組的價(jià)格降低到12V系統(tǒng)的三分之一左右，使車輛的進(jìn)一步電氣化成為了可能，高壓系統(tǒng)可支撐更高效的啟動(dòng)電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)更加平順的怠速啟停，同時(shí)，提高系統(tǒng)電壓還可相應(yīng)地降低電流， 減少在導(dǎo)線和用電器間的功率損耗，支撐更多大功率用電器（如電子渦輪，電子主動(dòng)防傾桿等），減少發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載，從而達(dá)到節(jié)油的目的。

2 48V微混系統(tǒng)綜述

2.1 混動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)型及特征

在了解48V微混系統(tǒng)之前，需要先了解混合動(dòng)力動(dòng)力系統(tǒng)，目前業(yè)內(nèi)主流根據(jù)電機(jī)輸出方式和電池容量的差異進(jìn)行分類，分為常規(guī)混合動(dòng)力汽車（HEV），插電式混合動(dòng)力汽車（PHEV），和增程式混合動(dòng)力汽車（RE-EV）。

同時(shí)，在單電機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)中，根據(jù)電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)的相對位置不同，還會(huì)將混動(dòng)方案分為5種構(gòu)型，即P0，P1，P2，P3，P4構(gòu)型，P0，P1類型位于發(fā)動(dòng)機(jī)端，主要用于給發(fā)動(dòng)機(jī)提供輔助動(dòng)力，一般用于弱混車型，P2，P3，P4構(gòu)型電機(jī)位于動(dòng)力軸上，與變速箱或輸出軸相連，電壓較大，電機(jī)參與度較高，目前主要用于插電混動(dòng)等重混車型。而除此之外，還有通過行星齒輪組分流功率的PS構(gòu)型，主要用于豐田，通用等車企的HEV車型。

嚴(yán)格來說，48V系統(tǒng)作為12V系統(tǒng)的補(bǔ)充，電池容量和電機(jī)功率都不大，無法作為獨(dú)立動(dòng)力源提供扭矩，而P1，P2，P3，P4，PS等構(gòu)型中都需要電機(jī)一定程度上提供純電行駛能力，電池容量和電機(jī)功率都要求更高。所以目前48V系統(tǒng)主要應(yīng)用于P0系統(tǒng)中，業(yè)內(nèi)普遍按參與度稱其為MHEV（Micro Hybrid Electric Vehicle），即微混汽車。如無特別說明，本文所稱48V微混系統(tǒng)，均指以P0構(gòu)架為基礎(chǔ)，借助48V電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能的微混系統(tǒng)。

2.2 48V微混系統(tǒng)技術(shù)特征

相較于其他高壓混動(dòng)系統(tǒng)，微混系統(tǒng)需要連接在發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶輪上，主要利用BSG電機(jī)協(xié)助啟停和怠速滑行等功能，其主要?jiǎng)恿υ催€是發(fā)動(dòng)機(jī)，其功能和其他構(gòu)型的混動(dòng)系統(tǒng)差異如表1：

由表1可知，48V微混系統(tǒng)借助P0架構(gòu)能實(shí)現(xiàn)一定的節(jié)能效果，在實(shí)際應(yīng)用中，借助高壓啟停系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)可更快進(jìn)入萬有特性中的經(jīng)濟(jì)區(qū)，減少低效率工作時(shí)間，減少啟動(dòng)時(shí)的震動(dòng)和噪音。同時(shí)在減速滑行時(shí)，可利用BSG電機(jī)進(jìn)行能量回收，補(bǔ)充48V電池及12V電池，支撐空調(diào)，轉(zhuǎn)向助力等系統(tǒng)，減少發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載。同時(shí)，48V系統(tǒng)還可以和其他重混方案組合，形成PO/P3或P0/P4架構(gòu)，用于減少動(dòng)力切換時(shí)的頓挫和沖擊，帶來更好的NVH性能。

2.3 48V微混系統(tǒng)節(jié)能效果及成本

盡管48V微混系統(tǒng)節(jié)能效果有限，但其優(yōu)勢在于低廉的改造成本，這使得其相較于HEV和PHEV能夠有更高的普及度，在進(jìn)行48V微混系統(tǒng)的市場競爭力研究前，有必要了解其改造成本，結(jié)合各企業(yè)的公開數(shù)據(jù)及美國EPA所作研究[3]，可估算出48V微混系統(tǒng)的主要新增項(xiàng)目及成本如表2所示。

而在估算使用成本之后，還需要對48V微混系統(tǒng)的節(jié)能效果進(jìn)行評估，在NEDC工況下，將48V微混車輛與傳統(tǒng)車進(jìn)行對比測試，檢測車輛廢氣中的CO排放量和實(shí)際油耗來判定節(jié)能效果，計(jì)算可知，48V微混系統(tǒng)可節(jié)油約13.57%[4]，但對排放收益不明顯，將其和現(xiàn)有成熟的混動(dòng)架構(gòu)對比，可得下表3：

由此可見，48V微混系統(tǒng)有較為明顯的成本優(yōu)勢。遠(yuǎn)期來看，隨著電氣化產(chǎn)業(yè)的不斷成熟，48V微混系統(tǒng)的成本降進(jìn)一步下降，預(yù)計(jì)在2020年將下降至5000元以內(nèi)，成本已經(jīng)接近常規(guī)機(jī)械節(jié)能技術(shù)，相較于HEV及PHEV車型，48V微混系統(tǒng)車輛在售價(jià)上更接近傳統(tǒng)燃油車，在減少油耗，降低使用成本的同時(shí)，減少消費(fèi)者付出額外的購車成本，作為全面新能源化前的過渡方案，具有一定的市場競爭力。

3 48V微混系統(tǒng)市場競爭力研究

3.1 48V微混系統(tǒng)市場前景

隨著經(jīng)濟(jì)環(huán)境的變化和汽車產(chǎn)業(yè)的成熟，客戶對于車輛的使用成本會(huì)更加敏感，正如上世紀(jì)的美國石油危機(jī)促進(jìn)了小排量車的發(fā)展，近年來國內(nèi)的經(jīng)濟(jì)環(huán)境也促使消費(fèi)者購車時(shí)更加理性，2018年國內(nèi)汽車銷量出現(xiàn)了30年來的首次下滑，從表3.1可以看出，隨著油價(jià)的升高，油耗較高的SUV市場份額開始縮小，更經(jīng)濟(jì)實(shí)用的轎車開始重回主流視野，而在油價(jià)下降后，SUV的比例又有所回升，這都說明了當(dāng)前用戶對車輛的油耗性能提出了更高的需求。

目前48V微混車輛尚未大規(guī)模上市，參照成熟的HEV車型銷售情況（豐田THS，本田IMMD）可以看出，隨著消費(fèi)升級的影響，HEV車型的接受度在逐步提高，盡管HEV車型不能享受到牌照優(yōu)惠和政策補(bǔ)貼，用戶仍愿意為更好的節(jié)能效果和駕駛體驗(yàn)為其支付1～2萬元的車型溢價(jià)。這也為MHEV車型的發(fā)展提供了良好的環(huán)境，雖然其節(jié)能效果和駕駛體驗(yàn)不如HEV車型，但溢價(jià)更低，更容易被消費(fèi)者接受。

3.2 48V微混系統(tǒng)定價(jià)策略研究

作為新興配置，48V微混系統(tǒng)在普及之初需要一定的溢價(jià)來平攤研發(fā)成本，但如果定價(jià)過高，就失去了48V微混系統(tǒng)的低成本優(yōu)勢，消費(fèi)者接受度必然會(huì)降低。因此有必要針對48V微混系統(tǒng)的定價(jià)策略進(jìn)行研究分析。

為了方便定價(jià)研究，我們在此引入PVA（Perceived Value Adjustment）的概念，即“消費(fèi)者感知價(jià)值”，這是各類企業(yè)中廣泛運(yùn)用的一種分析方法，用于研究消費(fèi)者愿意為某一配置或功能購買而承擔(dān)的金額。是消費(fèi)者對某一配置或功能所具有價(jià)值的一種主觀認(rèn)知，可用于產(chǎn)品競爭力分析和定價(jià)決策。目前48V系統(tǒng)作為新興配置，暫時(shí)無法直接調(diào)研用戶獲得PVA，我們利用油耗值的下降來間接判定PVA指標(biāo)，經(jīng)由調(diào)研和數(shù)據(jù)分析，同時(shí)參照2018年全年的車輛銷售情況，以工信部綜合工況油耗為基準(zhǔn)，可得出各級別車型的加權(quán)平均油耗，假設(shè)采用48V系統(tǒng)后可節(jié)油13%，可得出PVA差值如下表4：

由4表格可知，由于A0級，A級轎車基礎(chǔ)油耗較低，用戶的油耗感知價(jià)值也不高，則48V系統(tǒng)接受度偏低。而在B級以上車型中，油耗感知價(jià)值較高，尤其在油耗偏高的SUV車型中，用戶能夠接受更高的溢價(jià)。但總體來說，僅節(jié)能效果一項(xiàng)改進(jìn)，其溢價(jià)并不足以覆蓋48V系統(tǒng)高達(dá)5000元的硬件成本，則車企在節(jié)能效果之外還應(yīng)著重利用微混系統(tǒng)其改善車輛的NVH性能，參考HEV產(chǎn)品的高低配并行策略，通過改善整體產(chǎn)品力的提高溢價(jià)，才能更好的平衡成本。

4 結(jié)語

本文總結(jié)了48V微混系統(tǒng)的技術(shù)原理，并針對市場實(shí)際情況結(jié)合PVA調(diào)研進(jìn)行了競爭力分析，研究表明，48V微混系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)10%-15%的油耗改善，但投入成本和研發(fā)周期卻遠(yuǎn)低于HEV和PHEV車型，在售價(jià)上也更有競爭力，目前HEV系統(tǒng)已開始筑起專利壁壘，短期內(nèi)研發(fā)難度大，48V作為低成本方案，既可以滿足日益嚴(yán)苛的油耗法規(guī)，又可以作為重混方案的技術(shù)儲備，可作為整車企業(yè)的有效過渡方案甚至標(biāo)配方案。

但是，48V微混系統(tǒng)的發(fā)展也面臨著諸多挑戰(zhàn)，用戶認(rèn)知度不高，溢價(jià)能力偏弱等問題都十分的明顯，國內(nèi)的政策也沒有對48V系統(tǒng)有額外的支持，其研發(fā)成本只能整車企業(yè)自行承擔(dān)，這也使得48V系統(tǒng)目前在國內(nèi)的受重視程度偏低。但我們必須意識到，隨著新能源補(bǔ)貼的退出，新能源汽車市場也會(huì)面臨更多挑戰(zhàn)，目前國內(nèi)充電網(wǎng)絡(luò)發(fā)展不平衡，大量三四線城市充電還十分不便，燃油車和混動(dòng)車還將在很長一段時(shí)間內(nèi)作為銷量的主力，其市場接受度也會(huì)高于EV和PHEV車型。企業(yè)有必要重視48V系統(tǒng)和混動(dòng)系統(tǒng)的研發(fā)，才能在未來的市場競爭中保持領(lǐng)先地位。

參考文獻(xiàn)：

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