數(shù)學(xué)通道的應(yīng)用(十二)-48V輕混系統(tǒng)

市面上出現(xiàn)了奧迪48V輕型混合動(dòng)力汽車(chē)（MHEV）之后，我想更深入地研究48V MHEV與傳統(tǒng)12 V發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)相比有什么優(yōu)勢(shì)。

奧迪A8經(jīng)過(guò)證實(shí)是進(jìn)行此類(lèi)對(duì)比實(shí)驗(yàn)的理想車(chē)輛，因?yàn)?span style="color:rgb(255,0,0);">它既能夠使用傳統(tǒng)的12 V起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，也能使用48V起動(dòng)系統(tǒng)。從起動(dòng)方面來(lái)看，在停止/起動(dòng)階段，48 V系統(tǒng)可提供更大的扭矩和功率，而且不會(huì)出現(xiàn)12 V系統(tǒng)的滯后現(xiàn)象。考慮到這一點(diǎn)，我認(rèn)為用數(shù)學(xué)通道將兩種系統(tǒng)隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較將是很有幫助的。

首先從12 V系統(tǒng)開(kāi)始，下面我們將使用傳統(tǒng)的起動(dòng)馬達(dá)來(lái)起動(dòng)V6 3.0 TDI發(fā)動(dòng)機(jī)。

圖1 12V系統(tǒng)RPM曲線(xiàn)

如圖1所示，我已經(jīng)通過(guò)數(shù)學(xué)通道電壓*電流計(jì)算出了起動(dòng)功率，另外由曲軸傳感器信號(hào)（使用了低通濾波）計(jì)算出了發(fā)動(dòng)機(jī)RPM。圖2中我添加了多個(gè)數(shù)學(xué)通道，根據(jù)功率和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算扭矩（N·m），根據(jù)功率和時(shí)間計(jì)算以瓦特小時(shí)（Wh）為單位的消耗電能，并且將功率進(jìn)行積分來(lái)計(jì)算以瓦特秒（Ws）為單位的消耗電能。添加一些測(cè)量，我們可以得到起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)所需的460ms這段時(shí)間內(nèi)各個(gè)事件的波形和數(shù)值。

圖2 12V系統(tǒng)扭矩和電能曲線(xiàn)

接下來(lái)，我們觀察48V系統(tǒng)起動(dòng)同一發(fā)動(dòng)機(jī)有什么不同。依然是通過(guò)數(shù)學(xué)通道計(jì)算出扭矩（N·m），以瓦特小時(shí)（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(gè)系統(tǒng)之間進(jìn)行直接比較。

圖3 48V系統(tǒng)RPM曲線(xiàn)

圖4 48V系統(tǒng)扭矩和電能曲線(xiàn)

差異最明顯的第一項(xiàng)是，48 V系統(tǒng)的起動(dòng)時(shí)間僅為277 ms，而12 V系統(tǒng)的起動(dòng)時(shí)間為460 ms。雖然460ms已經(jīng)是個(gè)很不錯(cuò)的數(shù)據(jù)，但需要注意的是，使用48 V系統(tǒng)時(shí)，起動(dòng)速度從零快速增加到怠速工況，并且在四分之一秒內(nèi)就達(dá)到了600 rpm以上的轉(zhuǎn)速！總結(jié)一下測(cè)試結(jié)果：

圖5 結(jié)果對(duì)比

我需要重新查看12 V系統(tǒng)所消耗電能（mWh）的數(shù)據(jù)，因?yàn)樗鼈兛雌饋?lái)不正確！這可能是因?yàn)樵谝粋€(gè)波形緩沖器中采集到了三次起動(dòng)事件，而48 V系統(tǒng)僅包含一次起動(dòng)事件。我會(huì)盡快反饋。
總而言之，功率、轉(zhuǎn)矩和速度的所有這些數(shù)據(jù)的提高都是因?yàn)橥耆?dú)立的48 V電源系統(tǒng)，因此將起停階段對(duì)12V系統(tǒng)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。