節能新選擇,48V輕油電系統來勢洶洶

節能新選擇,48V輕油電系統來勢洶洶
作者:特約撰稿 楊祁諶 圖片提供:各品牌
2018NOV.05 贊助

以目前油電車或純電動車還無法完全取代燃油車的情況下,輕油電(Mild Hybrid)應可說是當下車壇最「夯」的尖端科技之一。它與一般油電車其實有著不小的差異,說是「明日之星」應該也不為過!

1883年,Mercedes-Benz的創辦人之一Gottlieb Daimler發明汽油引擎;1892年,德藉工程師Rudolf Christian Karl Diesel首創以其姓氏為名的柴油(Diesel)引擎。一百多年來,兩種燃油引擎的架構幾乎維持不變,但在諸多科技加持下,汽車的舒適性、熱效率與馬力早已不可同日而語。為了應付日益增加的配備,車用電器系統的規格在這期間倒是產生了幾次重要變革。

20世紀初到1950~1960年代的汽車結構簡單,並沒有太多電子配備,因此當時6V或8V的車載電力系統,已可謂供給無虞。1970年代後期,音響、ABS系統、定速裝置,乃至於之後精密的燃油噴射控制電腦等,開始大量出現,迫使汽車工業不得不提升車用標準電壓至12V,才足以供應日漸增加的耗電量。

日系品牌車系採傳統油電系統,電池較48V輕油電系統使用的鋰電池巨大且沉重得多,電壓也動輒高達300~500V,為防止觸電,相關高壓線路及元件通常以橘色塗裝。

時間來到90年代,當時美國車輛工程師學會(SAE, Society of Automotive Engineers)為使汽車排放更加環保,同時應付大量增加的安全與舒適性配備,因此決議將車用電系從早已廣泛應用的12V提高至42V,這對全球汽車產業無疑是一大衝擊,幾乎所有的車用電器都必須修改規格,也正因影響層面實在太廣,所以42V規格最後以失敗收場。

最近幾年,環保議題又再度受到重視,車輛必須通過日漸嚴苛的二氧化碳排放標準,於是Audi、BMW、Mercedes-Benz、Porsche及Volkswagen等五家車廠,決定聯手制定LV148標準。但記取之前42V系統推廣失敗的前車之鑑,這次五大德系品牌想出了個變通的好方法,就是採取12V及48V並存的折衷設計,如此一來不但能降低對汽車零配件生產商產生的衝擊,同時又能夠提高引擎輸出效率及兼顧舒適與環保,好處還真不少呢!

Audi的輕油電架構主要由48V發電機、12V AGM電池、48V鋰電池,以及在12V與48V間轉換的DC直流變壓器組成。

有別於日系油電車動輒300~500V的高壓系統,造成電池又大又重,48V輕油電系統不但電壓低,且鋰電池的體積與重量皆親民得多,且48V輕油電系統具備DC/DC(交流電)變壓器,可讓車上同時供應12V與48V兩種電源。其中,近年逐漸由液壓或機械能轉換為電子操控,高耗電的系統如轉向輔助、水幫浦、啟動馬達、氣壓懸吊與空調壓縮機等,皆採48V電力,如此一來不但能減輕引擎負載、降低排污,時下流行的引擎怠速啟閉裝置(start-stop)也會因電壓提高而降低運作時令車內乘員不舒服的震動感,天氣炎熱時空調更不致因怠速熄火裝置啟動而中斷。至於車內照明、車燈與影音娛樂系統,仍採傳統12V供電,避免因全車電壓驟然改變,造成對汽車零配件相關業者過大的影響。

Audi SQ7。

Audi SQ7是全球首部以48V電動馬達推動渦輪葉片的車款,可有效降低引擎極低轉速時的渦輪遲滯現象。

當然48V輕油電系統的好處還不僅如此,以近期Audi在台上市的SQ7旗艦性能SUV為例,它便搭載了全球首創的EPC電子式渦輪增壓器,架構於4.0升V8柴油雙渦輪引擎上,可以在低轉速、引擎產生的廢氣量還不足以驅動增壓器時,以48V電動馬達帶動渦輪葉片,有效改善渦輪遲滯問題,彌補另外兩具靠廢氣驅動傳統渦輪之不足,締造高達435hp/91.8kgm驚人輸出,即使SQ7重逾2.3噸,仍可在4.9秒內完成0~100km/h加速,同時維持每公升柴油可行駛12公里的平均油耗,可謂馬兒會跑又不太吃草。在未來幾個月,今年稍早在海外發表的中大型主管房車A6、旗艦房車A8,以及身形比Q7還大上一號的Q8,都即將在台上市,它們共通特點就是均搭載輕油電系統,性能與節能表現皆頗令人期待!

Audi A8。

Audi Q8。

同樣來自德國的Mercedes-Benz,近期也有好幾款搭載輕油電系統的新車在台上市。小改款的W205世代C-Class中,動力編成差異最大的當數中堅車款C 200了,原廠捨棄原先的2.0升四缸渦輪增壓引擎,改採新世代1.5升四缸渦輪引擎,並搭配名為EQ Boost的48V輕油電系統,使得改款後的C 200即便排氣量降低四分之一,最大馬力依舊維持和改款前相同的184hp,雖扭力數值與0~100km/h加速成績略不如前,但大幅減少的排氣量卻使得新車環保得多,平均油耗降低至僅15.9~16.7km/L。值得一提的是,輕油電系統不但對部分高耗能電器設備供電,還可提供約14hp的額外動力供驅策,且煞車時更會以動能回收的方式回充電池,整體效率較改款前精進不少。

Mercedes-Benz C200。

小改款後的W205世代Mercedes-Benz C 200搭載代號M264的全新1.5升四缸渦輪增壓引擎,在EQ Boost 48V電動馬達挹注下,新引擎即使排氣量降低約四分之一,但輸出仍足以媲美舊款引擎。

除了小型主管房車,目前Mercedes-Benz在國內已可購得的EQ Boost輕油電車款還有甫上市原廠代號C257的CLS。首波共引進兩種車型,分別是搭載2.0四缸渦輪增壓引擎的CLS 350,能夠輸出299匹馬力加上由電動馬達提供之額外14匹馬力,未來台灣也可能引進搭載同款引擎的W213世代E-Class;另款則是性能更加強悍的Mercedes-AMG CLS 53 4MATIC+四輪驅動車款,其3.0升渦輪增壓引擎本身具備435匹馬力,而電動馬達更提供高達22匹額外馬力,CLS 350及CLS 53兩款車的0~100km/h加速分別是6.0與4.5秒。以高階車款CLS 53為例,官方平均油耗數據為8.5L/100km,亦即每公升汽油約可行駛11.76公里,實在令人有些難以想像它是部高性能四門Coupe跑房車。

Mercedes Benz CLS。

截至目前為止,國內可購得的輕油電車款大多是德系高價車款,但相信Mild Hybrid挾著其優異的節能性、突出的動力及環保優勢,加上與傳統12V車用電系極高的共容性,在純電動車仍無法完全取代燃油車這青黃不接的世代,在未來將會漸成氣候,屆時台灣車市的輕油電車款選擇相信會更多元化,且讓我們拭目以待。