48V混合動(dòng)力系統(tǒng)以其出色的性價(jià)比，得到眾多整車廠的青睞，紛紛立項(xiàng)開發(fā)。作為入門級(jí)的混合動(dòng)力，48V系統(tǒng)可謂“麻雀雖小，五臟俱全”，在系統(tǒng)集成工作上的復(fù)雜程度與混動(dòng)界的“大哥”們——深度混合動(dòng)力（sHEV）以及插電式混合動(dòng)力（PHEV）相比，一點(diǎn)兒都不遜色。各位看官可能要問(wèn)，那48V系統(tǒng)集成都干點(diǎn)啥呢？

圖1 第一代48V混合動(dòng)力系統(tǒng)架構(gòu)

在詳述系統(tǒng)集成工作之前，什么叫做系統(tǒng)集成我們要先了解下48V系統(tǒng)本身，作為混合動(dòng)力系統(tǒng)中的一員，48V系統(tǒng)的功能十分豐富。每個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)都離不開整車上其什么叫做系統(tǒng)集成他子系統(tǒng)或部件的配合。這些大體包括什么叫做系統(tǒng)集成：

48V系統(tǒng)核心零部件—— 整車控制器，電機(jī)，電池和DC/DC等什么叫做系統(tǒng)集成；

動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)上其他相關(guān)子部件—— 發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，變速箱控制系統(tǒng)，底盤和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等；

車輛其他相關(guān)子系統(tǒng)—— 儀表顯示，人機(jī)操作等。

我們要做48V系統(tǒng)集成，就是要讓這些子系統(tǒng)或部件在車上形成默契，密切配合，從而確保整車實(shí)現(xiàn)節(jié)油，減排以及給駕駛員帶來(lái)新的駕駛體驗(yàn)等目標(biāo)。

第一步即機(jī)械集成。48V電機(jī)要和發(fā)動(dòng)機(jī)呆在一起，還得忍受其惡劣的振動(dòng)和熱環(huán)境，因此電機(jī)安裝位置，安裝臂等都要細(xì)細(xì)考量。電機(jī)通過(guò)帶輪和皮帶幫助車輛加速或制動(dòng)，掛在發(fā)動(dòng)機(jī)的前端輪系上的各位兄弟們都與之瓜葛，因此前端輪系上每個(gè)部件的軸荷、壽命等需要重新計(jì)算和校核。皮帶本身也要加強(qiáng)，張緊輪也要鳥槍換炮，升級(jí)為雙向張緊輪。

圖2 電機(jī)機(jī)械集成和發(fā)動(dòng)機(jī)前端輪系

48V電池和DC/DC的機(jī)械集成相對(duì)簡(jiǎn)單，只要能夠找到個(gè)合適的地方安身就可以了。當(dāng)然，電池比較“嬌氣”，既怕冷又怕熱，安身的地方環(huán)境不能太過(guò)惡劣。好在與HEV或PHEV上面的體積較大的高壓電池相比，48V電池體積嬌小，后備箱側(cè)面、座椅下方等處都可以放得下。有些有排氣措施的電池，最好還是不要將其放到駕駛艙，或者放駕駛艙但增加特別措施，否則一不小心“薰”到駕駛員和乘客就不好了。

圖3 48V電池和DCDC大小示意（在普通轎車后備箱中）

第二步電氣集成。作為電子電氣部件，新兵蛋子們都需要從原車的12V供電系統(tǒng)中獲得電能。除此之外，要想48V電機(jī)和DC/DC好好干活，還要從48V電池中獲得48V電能。

“第三步是通訊集成。像動(dòng)力系統(tǒng)圈子（動(dòng)力CAN網(wǎng)段），車身系統(tǒng)圈子（車身CAN網(wǎng)段）等系統(tǒng)相互間交流早已默契。因此，一般的方案是新兵蛋子們組成獨(dú)立的小圈子，既要考慮通信負(fù)載率，又要考慮功能相關(guān)性。如何讓“圈子”間有必要的交流，保障48V系統(tǒng)功能順利實(shí)現(xiàn)，也是通信集成重點(diǎn)要考慮的問(wèn)題。

圖4 通訊集成方案

第四步即功能集成。

首先要選“大哥”。目前有幾種可行的方案：一是獨(dú)立HCU方案；二是在原有的子系統(tǒng)中選擇，目前絕大多數(shù)的選擇是發(fā)動(dòng)機(jī)控制器ECU。方案二的好處不言而喻：省錢，因此該方案既是我們目前主推的方案，亦為市場(chǎng)上主流的方案；三是力捧新人，在新兵蛋子中選一個(gè)具有功能擴(kuò)展?jié)摿?、也考慮到其在系統(tǒng)中位置和擔(dān)當(dāng)以及其混合動(dòng)力核心控制策略成熟度的小兄弟，重點(diǎn)培養(yǎng)，成為大哥。方案三符合未來(lái)整車電子電器架構(gòu)向“域”整合和域內(nèi)控制發(fā)展的大趨勢(shì)。

圖5 幾種48V混合動(dòng)力整車控制器方案

當(dāng)然，無(wú)論哪個(gè)當(dāng)了大哥，都要提升自我，超越以前工作范圍，要用“硬實(shí)力”服眾。所謂大哥的“硬實(shí)力”包括：

混合動(dòng)力系統(tǒng)子部件集成和協(xié)調(diào)能力 —— 無(wú)論新兵蛋子還是老兵油子，每個(gè)兄弟都有其自己的“個(gè)性”和棱角，把他們召集到一起就不是件容易的事情。不管是系統(tǒng)喚醒、休眠及上下電，還是電能管理和扭矩協(xié)調(diào)，“大哥”都要把各個(gè)環(huán)節(jié)管得井井有條。

整車油耗優(yōu)化的能力 —— 常言道巧婦難為無(wú)米之炊，對(duì)于48V系統(tǒng)，此話應(yīng)改為巧婦難為“少米”之炊。所謂“少米”，是因?yàn)?8V混動(dòng)系統(tǒng)中的小兄弟們，與sHEV以及PHEV上那幾個(gè)新人相比，電機(jī)的功率扭矩能力小了許多。sHEV和PEHV上的“大哥”因?yàn)樾〉軅兊哪芰Τ霰?，在?jié)油策略方面自可大開大闔，做得粗放些。48V系統(tǒng)的“大哥”則需精打細(xì)算，有效利用好每一個(gè)小兄弟，將其能力用在“刀刃”上，才能將整車的節(jié)油做到令人滿意。

整車排放優(yōu)化的能力 —— 排放不同于油耗，后者是隨時(shí)間累積的結(jié)果，前者則往往是一著不慎，滿盤皆輸。在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，催化器加熱，高速大負(fù)荷 ，瞬態(tài)負(fù)荷變化等工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)一不小心就會(huì)大量釋放出CO，NOX，PN等國(guó)家排放法規(guī)嚴(yán)令禁止的“不法分子”，令發(fā)動(dòng)機(jī)兄弟頭疼不已。作為“大哥”，在混合動(dòng)力控制策略中，必須好好“照顧”這些不法分子，讓他們遁于無(wú)形。

整車駕駛性提升的能力 —— 作為混合動(dòng)力系統(tǒng)成員之一，48V系統(tǒng)自然不能僅僅在油耗、排放上顯身手，在整車加速、制動(dòng)等方面的駕駛感受上，也要帶來(lái)一股清新之風(fēng)。但駕駛性和油耗、排放等往往是魚和熊掌，難以兼得。

在線診斷和故障響應(yīng)能力 —— 兄弟們常年辛苦干活，難免有個(gè)頭疼腦熱（出故障）。輕則降額，出工不出力；重則失效，徹底趴窩。作為“大哥”，此時(shí)須指揮若定，Limphome，單動(dòng)力源工作，或Shut down。各種響應(yīng)方案要一應(yīng)俱全，既保護(hù)兄弟們不要受到傷害，又要把對(duì)駕駛員和乘客大人們的影響降到最低。同時(shí)“大哥”還要具備一雙慧眼，敏銳地觀察兄弟們干活過(guò)程中的一舉一動(dòng)（系統(tǒng)合理性診斷），預(yù)判問(wèn)題或?qū)?wèn)題消滅在萌芽中。另外，國(guó)家新的排放法規(guī)對(duì)混合動(dòng)力的系統(tǒng)和復(fù)雜零部件也提出了嚴(yán)苛要求（主要在OBD方面），作為“大哥”，自然要以身作則，高質(zhì)量地實(shí)現(xiàn)OBD的各項(xiàng)要求。

實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能安全目標(biāo) —— 48V系統(tǒng)麻雀雖小，出了意外仍會(huì)對(duì)駕駛員和乘客造成嚴(yán)重傷害，因此安全問(wèn)題不容小覷。完整的系統(tǒng)安全分析、對(duì)零部件深刻的理解、靈活系統(tǒng)安全方案、成熟的三層扭矩安全架構(gòu)以及豐富的系統(tǒng)應(yīng)用和驗(yàn)證經(jīng)驗(yàn)，缺一不可，只有全面，才能讓“大哥”在功能安全領(lǐng)域獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。

功能集成的第二部分就是尋找或培養(yǎng)給力的“小弟”。對(duì)于電機(jī)、電池和DCDC等，一方面“大哥”需要尋找與之脾氣相投，八字相合的“小弟”（功能配合成熟）；另一方面，對(duì)于尚不爭(zhēng)氣“小弟”，“大哥”也要適當(dāng)提出要求，促其進(jìn)步（系統(tǒng)集成相關(guān)的功能需求）。對(duì)于老兵油子——發(fā)動(dòng)機(jī)，變速箱，底盤和轉(zhuǎn)向等，“大哥”則需針對(duì)其脾氣秉性，制定方案，適當(dāng)調(diào)整。根據(jù)車輛系統(tǒng)配置而采取靈活多變的系統(tǒng)方案是功能集成最終獲得成功的最重要因素。

圖6 系統(tǒng)集成需要考慮的問(wèn)題

總結(jié)48V混合動(dòng)力的系統(tǒng)集成，就是從機(jī)械集成，到電氣集成，到通訊集成，最后實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。車輛配置變化萬(wàn)千，48V系統(tǒng)集成既要能做到以不變應(yīng)萬(wàn)變（如核心控制算法的普遍適應(yīng)性），又要能見招拆招，因車而異（如功能實(shí)現(xiàn)的多種方案和靈活的接口），才能最終保障節(jié)油，減排，提高駕駛性能等整車目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)，才能夠最終使得48V系統(tǒng)在混合動(dòng)力技術(shù)中占有重要的一席之地。

（來(lái)源：聯(lián)合電子/S）

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