市面上出現了奧迪48V輕型混合動力汽車(MHEV)之后,我想更深入地研究48V MHEV與傳統12 V發動機系統相比有什么優勢。
奧迪A8經過證實是進行此類對比實驗的理想車輛,因為它既能夠使用傳統的12 V起動發動機,也能使用48V起動系統。從起動方面來看,在停止/起動階段,48 V系統可提供更大的扭矩和功率,而且不會出現12 V系統的滯后現象。考慮到這一點,我認為用數學通道將兩種系統隨時間變化的數據進行比較將是很有幫助的。
首先從12 V系統開始,下面我們將使用傳統的起動馬達來起動V6 3.0 TDI發動機。
圖1 12V系統RPM曲線
如圖1所示,我已經通過數學通道電壓*電流計算出了起動功率,另外由曲軸傳感器信號(使用了低通濾波)計算出了發動機RPM。圖2中我添加了多個數學通道,根據功率和發動機轉速計算扭矩(N·m),根據功率和時間計算以瓦特小時(Wh)為單位的消耗電能,并且將功率進行積分來計算以瓦特秒(Ws)為單位的消耗電能。添加一些測量,我們可以得到起動發動機所需的460ms這段時間內各個事件的波形和數值。
圖2 12V系統扭矩和電能曲線
接下來,我們觀察48V系統起動同一發動機有什么不同。依然是通過數學通道計算出扭矩(N·m),以瓦特小時(Wh)為單位的耗能,還有以瓦特秒(Ws)為單位的耗能,以便在兩個系統之間進行直接比較。
圖3 48V系統RPM曲線
圖4 48V系統扭矩和電能曲線
差異最明顯的第一項是,48 V系統的起動時間僅為277 ms,而12 V系統的起動時間為460 ms。雖然460ms已經是個很不錯的數據,但需要注意的是,使用48 V系統時,起動速度從零快速增加到怠速工況,并且在四分之一秒內就達到了600 rpm以上的轉速!總結一下測試結果:
圖5 結果對比
我需要重新查看12 V系統所消耗電能(mWh)的數據,因為它們看起來不正確!這可能是因為在一個波形緩沖器中采集到了三次起動事件,而48 V系統僅包含一次起動事件。我會盡快反饋。
總而言之,功率、轉矩和速度的所有這些數據的提高都是因為完全獨立的48 V電源系統,因此將起停階段對12V系統的影響最小化。除此之外,油耗、排放和能量回收都得到了改善。
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