48V微混系統概況

　　48V微混系統發展歷史

　　開創階段：汽車首次引入蓄電池。1918年，汽車制造商首次將蓄電池引入汽車供應鏈中。1920年，隨著起動機的誕生，電壓等級僅為6V的蓄電池獲得了廣泛應用。由于內燃機排量的增加以及高壓縮比內燃機的出現，6V蓄電池已經不能滿足功率需求，1950s蓄電池電壓等級開始向12V進化，直到今天，12V電壓系統已經統治行業長達60多年。試錯階段：重置成本高昂，42V系統夭折。1988年，人們對于駕乘體驗及汽車電子化的需求越來越強烈，SAE（SocietyofAutomotiveEngineers）提議把標準電壓提高至42V。一方面受限于當時的技術水平及現有穩定供應鏈體系，另一方面42V系統極具革命性的變革意味著從功率半導體和開關到IC，從有源元件到傳感器，甚至燈泡均需要重新設計并調節到更高的電壓水平，高昂的電氣零部件替換費用以及潛在風險讓汽車制造商望而卻步。即使隨著電氣設備的增加，電池已經不能滿足車身設備的功率需求的情況下，汽車企業仍采取了切斷大功率負載的方法來降低電池的負荷。因此，42V系統并沒有得到廣泛推廣，至今汽車主流系統仍是12V系統。

　　成長階段：車載負載需求升級+最強排放法規來臨，國際巨頭聯合推出48V微混系統。受目前車用電器復雜化與數量增加化的趨勢，特別是12V系統在引入啟停系統之后，基本已經達到了功率輸出極限。目前，常規的乘用車轎車是12V，商用車是24V，如果將電壓提高一些，整個系統的性能將有較大的改善。按照電壓等級的規定，超過60V安全極限極限后，汽車的系統設計就必須考慮乘客的安全性，設計的復雜度及成本就大幅度提高了。但是低于36V效果又不很明顯，所以在36V和52V之間就形成了一個可以兼顧安全和功能的折中方案。因此，2011年，Audi，BMW，Daimler，Porsche，Volkswagen聯合推出48V微混系統，并在隨后發布了48V微混系統規范LV148標準，以滿足日益增長的車載負載需求，更重要的是為了迎接2020年嚴格的排放法規。

48V微混系統實例

資料來源：公開資料整理

48V微混系統LV148標準

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　　48V微混系統是在12V系統的基礎上，增加一套48V的混動系統而成的，即同時搭載48V鋰離子電池和12V傳動啟動電池。其中，12V網路負責處理傳統負載，如照明、點火、娛樂與音響系統等。48V網路負責支持主動式底盤系統、空調壓縮機以及再生制動系統等。48V微混系統主要由助力回收電機、電力轉換單元和動力電池三個核心零部件組成，具有啟停、能量回收、加速助力、電動爬行等功能。

48V微混系統架構圖

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48V微混系統電氣網絡典型連接圖

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48V微混系統主要零部件簡介

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　　48V微混系統有2種結構形式，包括雙軸并聯低度混合式（BSG）和單軸并聯中度混合式（ISG），均可實現制動能量回收、發動機快速啟動、關閉和發動機輔助牽引動力功能，從而改善汽車燃油經濟性、降低尾氣排放。其中雙軸并聯低度混合系統BSG電機功率等級小，約為單軸并聯中度混合系統ISG的2/3，相應的節能減排效果和成本也約為單軸并聯中度混合式系統的2/3。兩種結構都是可應用的，關鍵是零部件廠商和整車廠的技術選擇。

48V微混系統結構形式之BSG

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48V微混系統結構形式之ISG

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　　滑行啟停、能量回收、電機助力及電爬行（純電驅動）是48V微混系統四大核心功能。

　　滑行啟停是指車輛在滑行過程中（松開油門踏板、制動踏板）切斷發動機動力使其熄火、斷開傳動系統，既能節省燃料又能增加車輛滑行距離；同時，在車速較低或者踩剎車時，通過助力回收電機快速啟動發動機、回收能量。

　　能量回收是指當駕駛員制動車輛時，助力回收電機通過發電扭矩回收制動能儲存能量。

　　電機助力是指當駕駛員的需求扭矩超出當前發動機可提供的扭矩上限時，助力回收電機提供額外的扭矩/功率用于加速助力。

　　電爬行是指在車輛低速行駛動力僅由電機提供，不啟動發動機，例如可在城市道路擁擠的情況下顯著降低汽車排放。

48V微混系統核心功能之滑行啟停

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48V微混系統核心功能之能量回收

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48V微混系統核心功能之電機助力

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　　四大功能助力48V微混系統節省油耗。一是48V微混系統發動機啟停速度快，僅需幾毫秒，結合高效儲能電池，可實現整車4-5%的節油；二是48V微混系統利用能量回收可將車輛制動或在擋滑行時的動能，智能轉化為電能儲存，最高可實現整車5%的節油；三是電機助力，當車輛在行駛過程中，48V微混系統進行智能評估換擋，再合理分配發動機和電機輸出扭矩，這樣就能使發動機在更多的在經濟工況區工作，在提供助力的同時，最高可實現整車5%的節油；四是電爬行，48V微混系統在車輛低速行駛動力僅由電機提供，不啟動發動機，例如可在城市道路擁擠的情況下顯著降低汽車排放，可實現4%的節油。

48V微混系統節能效果

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　　綜合優勢顯著，堪稱性價比之王

　　低增量成本，高節油效果，48V微混系統以約20%的成本實現高壓混動車40-50%的節油效果。目前，國內外主要節油技術集中在發動機技術、變速器技術、混合和電池電動技術、附件技術和輕量化技術五大方面。從節油效果來看，混合和電池電動技術遠遠超越其他同類技術，節油效益非常顯著。而搭載48V微混系統的傳統內燃機車預計節油率達到10%-20%，相較于其他節油降耗方案，比如渦輪增壓增量成本1600元下實現節油率5%左右、深混系統增量成本在2萬-2.5萬元下實現40%的節油率，具有高性價比的特點。同時考慮國家對純電動和插電混動乘用車補貼力度的降低，逐漸削弱其價格優勢，將凸顯48V微混系統的燃油經濟性的優勢。

各主要節油技術及其效益與成本對比

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　　目前，越來越多的車型采用渦輪增壓，但渦輪增壓器有一個弱點就是“渦輪遲滯”，動力要在加速動作后的1~2秒內才能跟上來。48V微混系統動力輸出僅需幾毫秒，很好的解決了這個難題，目前該系統最高可幫助車輛提升20%的加速性。另外，48V微混系統由于點火時間更短，噪音和震動大幅減小，提升了乘客的駕乘舒適性。在車輛啟動階段，48V微混系統中皮帶式起發電一體機可提供大功率輸出，快速帶動內燃機曲軸，使車輛啟動非常迅速，并且消除了12V啟停系統的抖動現象，駕乘者幾乎感覺不到車輛在啟動。而在汽車從靜止起步時，該系統可以為車輛提供短時低速純電動行駛，特別是在市區擁擠道路行駛的時候，不但具有節油效果，還消除了內燃機不斷啟停帶來的不舒適。

48V微混系統優勢顯著

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　　電子增壓+后軸驅動，技術組合提升綜合性能鑄造性價比之王。

　　48V微混系統是一套系統解決方案，不同先進技術的組合將不斷提升系統的節能效果和動力性能。48V微混系統與48V電子增壓器的組合，使得內燃機更加小型化，同時扭矩輸出也更大，變速箱的換檔策略得到改善，其節油效果可達到20%以上，甚至更高。此外，48V微混系統還可和“后軸驅動電機”集成，最大程度地回收了車輛制動能量并將其儲存在48V電池中，使其能為車輛再利用。回收的能量主要用于：通過起動機，增加發動機的扭矩輸出；通過電子增壓器，在車輛加速階段，發動機動力輸出最大化；純電模式下行駛以及當車輛抓地力不足時，通過48V微混系統和車輛后軸的連接，提升車輛性能，有效地將車輛轉為四驅模式。電子增壓+后軸驅動新型技術與48V微混系統的有效組合，使得該系統有機會在更嚴苛的油耗及排放法規下走得更遠。

　　48V微混系統市場空間

　　48V微混系統市場空間有望達到750億元。我們預計48V微混系統進入大批量生產是在2018-2019年，大規模推廣會到2020年后。假設2020年汽車年銷量達到3000萬輛，50%的汽車將配置48V微混系統，按照5000元單車價值計算，48V微混系統的市場有望達到750億元。48V微混系統的關鍵核心件包括助力回收電機、電力轉換單元、動力電池。我們認為在其長期持續發展的趨勢下，三大核心部件供應商都將迎來黃金發展機會，預計其在48V整個系統的占比分別為35%-40%、20-30%、35%-40%左右，所對應的關鍵核心件的市場容量將分別為300億、150億、300億（按照最高區間計算）。

48V微混系統各部件成本占比

資料來源：公開資料、智研咨詢整理

2020年各部件市場價值量（億元）

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