48V系統(tǒng)可以給整車帶來啟停、助力、能量回收和滑行等功能，提高整車的燃油經(jīng)濟(jì)性。此外，若能將前方交通環(huán)境信息引入到48V車輛中，在時間域上可以讓整車實時優(yōu)化能量管理策略，進(jìn)一步提高燃油經(jīng)濟(jì)性，預(yù)計可帶來3%左右的額外提升，同時也可帶來一定駕駛舒適性方面的改善。

為了實現(xiàn)這一功能，整車需要集成攝像頭和毫米波雷達(dá)等設(shè)備以及需要利用地圖得到前方道路曲率坡度等信息，需要開發(fā)基于預(yù)測的整車控制策略以適應(yīng)復(fù)雜工況，同時需要定義出整車控制策略與攝像頭/雷達(dá)/地圖設(shè)備之間的數(shù)據(jù)接口，并且良好的人機交互的設(shè)計對于駕駛員是否可接受此也很關(guān)鍵。目前聯(lián)合電子48V團(tuán)隊已搭建完成集成有攝像頭/雷達(dá)等的試驗車輛，此車輛可在不同工況場景下給駕駛員和車輛帶來不同的功能和收益。

48V系統(tǒng)概念

48V系統(tǒng)是指系統(tǒng)電壓為48V，用能量小于一度電的功率型替代傳統(tǒng)的鉛酸電池，用BSG電機替代傳統(tǒng)的啟動電機和發(fā)電機，除了自動啟停功能之外，還能夠在必要的時候，為車輛提供輔助動力。

一般來說，48V系統(tǒng)由三大件組成：電機、鋰離子電池組以及DC-DC轉(zhuǎn)換器。48V系統(tǒng)一般與內(nèi)燃機并聯(lián)。相較于高壓混合動力系統(tǒng)，48V微混系統(tǒng)能夠以三分之一的成本提供了全混合動力的三分之二的好處，讓燃油經(jīng)濟(jì)性提高了15％至20％。

48V還可以用于驅(qū)動電動增壓器（e-ger）。電動增壓器取代傳統(tǒng)的等待廢氣讓渦輪達(dá)到最高速度，會讓加速過程更加迅速，同時滯后感也會并不那么顯著。

能量管理預(yù)測策略

適應(yīng)道路工況的能量管理策略可以充分發(fā)揮48V系統(tǒng)的優(yōu)勢，實現(xiàn)車路合一，合理分配能量。前方道路存在上下坡，則48V車輛提前規(guī)劃出目標(biāo)SOC，使得車輛在下坡之前電池釋放出更多的電量，保證車輛在下坡階段可以充分實現(xiàn)能量回收。例如下坡長300m，坡度8%，車輛下坡時可回收的能量約55wh。

圖1上下坡能量管理預(yù)測策略

混動車輛根據(jù)運行工況的不同適時切換EV和HEV模式，可以實現(xiàn)能量合理分配，提高節(jié)油率。在車輛出發(fā)前選定已知行駛路線后，48V系統(tǒng)根據(jù)導(dǎo)航信息分析即將行駛路線上的功率需求，在需求功率較小的區(qū)域使用純電動模式。例如行駛路線上包括居民區(qū)，則在即將進(jìn)入居民區(qū)之前提高電池電量，以便在居民區(qū)內(nèi)實現(xiàn)純電動行駛。在車輛即將到達(dá)終點時，對車輛所需的功率也較小，適合純電動行駛。通過這種方式可以實現(xiàn)行駛路線上的能量最優(yōu)分配。

圖2預(yù)測模式切換策略

減速滑行輔助預(yù)測策略

當(dāng)前方的交通場景需要車輛減速時，常規(guī)駕駛員的操作是踩下剎車使車速降低下來，這會導(dǎo)致制動盤上產(chǎn)生的熱量白白浪費，若48V車輛提前感知到前方減速的場景，則可以通過滑行和能量回收的方式實現(xiàn)車輛減速，避免駕駛員踩下剎車的操作，這樣就可避免制動盤上消耗的熱量。前方減速的場景包括很多，比如紅綠燈、限速標(biāo)志、前方減速車輛、環(huán)島、彎道等，在這些交通場景下帶有預(yù)測控制的48V車輛可以通過實時優(yōu)化滑行和能量回收的方式提高整車經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)前方要求的減速值和減速距離存在滑行和能量回收的最優(yōu)組合問題，例如減速距離較長時可以通過滑行實現(xiàn)，當(dāng)減速距離較短時通過能量回收實現(xiàn)車輛在較短的距離內(nèi)減速到需求值。這一功能可帶來3%左右的節(jié)油率。

圖3 預(yù)測減速滑行輔助策略

啟停預(yù)測策略

眾所周知，發(fā)動機啟停控制策略可以節(jié)省發(fā)動機怠速時的油耗，但每次啟動發(fā)動機時也需消耗一定的能量，主要用于克服發(fā)動機的慣性和損耗，這里存在節(jié)省的油耗與啟動發(fā)動機消耗的能量之間權(quán)衡的問題。若發(fā)動機停機時間較短，此時發(fā)動機停機的行為在能量利用上是不合理的。例如在紅燈前車輛停止，但此時紅燈即將變?yōu)榫G燈，啟停預(yù)測策略可以決策出此時發(fā)動機不需要停機，這也可提升整車的舒適性。

根據(jù)前面介紹的功能需求，聯(lián)合電子搭建的帶有預(yù)測控制的48V BRS系統(tǒng)如下圖所示，聯(lián)合電子可以提供相關(guān)產(chǎn)品更好地實現(xiàn)預(yù)測功能，包括： BRS-ECU，48VDCDC，48V電機，主動式反饋踏板APM。

圖5 人機交互界面示意圖

總結(jié)

相對于傳統(tǒng)的，基于預(yù)測控制的48V BRS系統(tǒng)具有更優(yōu)異的油耗和排放性能，預(yù)計可提升3%左右的節(jié)油率，而且更加智能化。聯(lián)合電子已搭建試驗車輛，可以提供基于預(yù)測控制的48V系統(tǒng)解決方案，并計劃與主機廠展開合作，將該創(chuàng)新功能應(yīng)用到實際客戶項目中。相信隨著汽車智能化和網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展，從車聯(lián)網(wǎng)可以獲取的信息也更多，預(yù)測控制技術(shù)在混動車輛上將大有可為。聯(lián)合電子愿為中國市場提供先進(jìn)的系統(tǒng)方案和專業(yè)的技術(shù)支持。