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48V輔助動(dòng)力系統(tǒng)

48V輔助動(dòng)力系統(tǒng)（48V系統(tǒng)）包括永磁同步電機(jī)、逆變器和雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器，相比于12V系統(tǒng)，在符合安全的低壓系統(tǒng)內(nèi)，通過(guò)更高的電壓，在功率一定的條件下可以降低電線內(nèi)的電流，進(jìn)而提高電能的利用效率。48V系統(tǒng)是啟動(dòng)發(fā)電一體機(jī)系統(tǒng)，相比于12V系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)15%的節(jié)油率。12V系統(tǒng)只能通過(guò)起動(dòng)機(jī)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)暖起動(dòng)，而48V系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)冷起動(dòng)。

在對(duì)48V系統(tǒng)中的起動(dòng)機(jī)進(jìn)行選型時(shí)，選擇永磁同步電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)8kW的功率輸出和50Nm的轉(zhuǎn)矩輸出。通過(guò)帶動(dòng)冷卻風(fēng)扇，在室溫25℃的環(huán)境下，可以使電機(jī)的工作溫度降低76.5℃，發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度降低55.1℃。將部件的工作環(huán)境調(diào)整到合適的溫度，有利于提高車(chē)輛的能量利用效率。當(dāng)基于2.0L排量的柴油機(jī)在冬季-30℃環(huán)境中起動(dòng)時(shí)，需要125Nm的轉(zhuǎn)矩才能帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，因此根據(jù)上述的配置需要使用2.5的傳動(dòng)比，采用的電機(jī)最大轉(zhuǎn)速是15000r/min。對(duì)于逆變器，其目的是將直流電轉(zhuǎn)換成交流電給電機(jī)供電，所以轉(zhuǎn)換效率直接影響電能的利用效率。

針對(duì)電機(jī)的最大功率，逆變器的峰值功率要達(dá)到12kW，則相對(duì)于電機(jī)的最大功率要具有1.5的安全系數(shù)，最大轉(zhuǎn)換效率為94%，所能承載的電機(jī)最大轉(zhuǎn)速為15000r/min。對(duì)于DC/DC轉(zhuǎn)換器，平均效率大約是900W，效率為96.6%，可實(shí)現(xiàn)12V與48V電壓之間的轉(zhuǎn)換。參數(shù)匹配中要考慮電壓等級(jí)、效率、適宜溫度、功率范圍、體積等因素。

在完成了48V系統(tǒng)的關(guān)鍵部件選型與參數(shù)匹配之后，選用本田思域和寶馬750i兩個(gè)示例車(chē)型在UDDS工況和HWFET工況進(jìn)行測(cè)試，計(jì)算得出采用了48V系統(tǒng)之后，2個(gè)車(chē)型節(jié)省油耗分別達(dá)到17%和10%。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)濟(jì)型家用車(chē)中，48V系統(tǒng)可以節(jié)省更高比例的燃油。

網(wǎng)址：http://ieeexplore.ieee. org/stamp/stamp.jsp? arnumber=6687493

作者：Changsung Sean Kimi et al

編譯：張聰