48V混合動力系統(tǒng)以其出色的性價比，得到眾多整車廠的青睞，紛紛立項開發(fā)。作為入門級的混合動力，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)雜程度與混動界的“大哥”們——深度混合動力（sHEV）以及插電式混合動力（PHEV）相比，一點兒都不遜色。各位看官可能要問，那48V系統(tǒng)集成都干點啥呢？

圖1 第一代48V混合動力系統(tǒng)架構(gòu)

各位稍安勿躁，在詳述系統(tǒng)集成工作之前，我們要先了解下48V系統(tǒng)本身，請大家出門左轉(zhuǎn)，公眾號上之前發(fā)過一篇 ——《48V系統(tǒng)的前世今生》，從這篇介紹大家可以知道，作為混合動力系統(tǒng)中的一員，48V系統(tǒng)的功能十分豐富。“一個好漢十個幫”，每個功能的實現(xiàn)都離不開江湖上的兄弟們 —— 整車上其他子系統(tǒng)或部件的配合。這些“兄弟們”大體包括：

48V系統(tǒng)核心零部件—— 整車控制器，電機，電池和DC/DC等；

動力傳動系統(tǒng)上其他相關(guān)子部件—— 發(fā)動機控制系統(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，人機操作等。

我們要做48V系統(tǒng)集成，就是要讓這些“兄弟們”在車上形成默契，密切配合，從而確保整車實現(xiàn)節(jié)油，減排以及給駕駛員帶來新的駕駛體驗等目標(biāo)。

“默契”的第一步，是兄弟們都得上車，在車上有一席之地——即機械集成。像發(fā)動機，變速箱等這些混跡于車上多年的老兵油子自然不用管他們，但48V電機，48V電池和DC/DC等新兵蛋子，就要仔細(xì)考慮了。

48V電機要和發(fā)動機呆在一起，還得忍受其粗暴的脾氣——惡劣的振動和熱環(huán)境，因此電機安裝位置，安裝臂等都要細(xì)細(xì)考量。電機通過帶輪和皮帶幫助車輛加速或制動，掛在發(fā)動機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部件的軸荷、壽命等需要重新計算和校核。皮帶本身也要加強，皮帶的小跟班——張緊輪，也要鳥槍換炮，升級為雙向張緊輪。

圖2 電機機械集成和發(fā)動機前端輪系

48V電池和DC/DC的機械集成相對簡單，只要能夠找到個合適的地方安身就可以了。當(dāng)然，電池寶寶比較“嬌氣”，既怕冷又怕熱，安身的地方環(huán)境不能太過惡劣。好在與HEV或PHEV上面的體積較大的高壓電池兄弟相比，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。有些電池寶寶脾氣不大好，愛放臭氣（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”到駕駛員和乘客大人們就不好了。

圖3 48V電池和DCDC大小示意（在普通轎車后備箱中）

“默契”的第二步是兄弟們都得有吃有喝——即電氣集成。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，即“吃好”。除此之外，要想48V電機和DC/DC好好干活，還得“喝好”，即從48V電池中獲得48V電能。大家都要吃好喝好，但不能吃得浪費，也不能干擾別人吃不好，因此線束長度粗細(xì)，連接方式，分線盒，接地，電磁干擾等都是電氣集成需要考慮的問題。

“默契”的第三步是兄弟們一起干活，總要有說有笑，心情方才愉悅——即通訊集成。車上混跡多年的老兵油子們，早已聚成幾個小圈子，例如動力系統(tǒng)圈子（動力CAN網(wǎng)段），車身系統(tǒng)圈子（車身CAN網(wǎng)段）等，相互間交流也早已默契，新人來了不免尷尬。因此，一般的方案是新兵蛋子們組成獨立的小圈子，既不干擾老東西們（考慮通信負(fù)載率），又沒代溝（考慮功能相關(guān)性），說起話兒來滿心歡喜。當(dāng)然，圈子之間不能完全相互隔絕，48V子部件在自己小圈子內(nèi)單獨玩耍將一事無成。如何讓“圈子”間有必要的交流，保障48V系統(tǒng)功能順利實現(xiàn)，也是通信集成重點要考慮的問題。

圖4 通訊集成方案

“默契”的第四步，也是最重要的一步，是兄弟們要在“大哥”的協(xié)調(diào)下分工合作， 48V系統(tǒng)才能順利運轉(zhuǎn)——即功能集成。

首先要選“大哥”，選大哥是件大事兒，草率不得。目前有幾種可行的方案：一是請個外來的大哥，把新兵蛋子們和老兵油子們都管理起來，即獨立HCU方案；二是在老兵油子中選個合適的當(dāng)“大哥”，目前絕大多數(shù)的選擇是發(fā)動機控制器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，亦為市場上主流的方案；三是力捧新人，在新兵蛋子中選一個姿色、氣質(zhì)和實力俱佳的小兄弟，重點培養(yǎng)，成為大哥。所謂姿色，看其功能擴展?jié)摿Γ凰^氣質(zhì)，看其在系統(tǒng)中位置和擔(dān)當(dāng)；所謂實力，看其混合動力核心控制策略成熟度。方案三符合未來整車電子電器架構(gòu)向“域”整合和域內(nèi)控制發(fā)展的大趨勢，到底哪個小鮮肉能擔(dān)此大任，尚需時日才見分曉。

圖5 幾種48V混合動力整車控制器方案

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

混合動力系統(tǒng)子部件集成和協(xié)調(diào)能力 —— 無論新兵蛋子還是老兵油子，每個兄弟都有其自己的“個性”和棱角，把他們召集到一起就不是件容易的事情。不管是開始干活或干完活休息（系統(tǒng)喚醒、休眠及上下電），還是干活過程中可能產(chǎn)生的摩擦（電能管理和扭矩協(xié)調(diào)），“大哥”都得八面玲瓏，把各個環(huán)節(jié)管得井井有條。必要時，還得順著兄弟們的脾氣改變自己。

整車油耗優(yōu)化的能力 —— 常言道巧婦難為無米之炊，對于48V系統(tǒng)，此話應(yīng)改為巧婦難為“少米”之炊。所謂“少米”，是因為48V混動系統(tǒng)中的小兄弟們，與sHEV以及PHEV上那幾個新人相比，“塊頭”小了許多（主要指電機的功率扭矩能力，詳見《48V系統(tǒng)的前世今生》和《48V電機，你值得擁有》）。sHEV和PEHV上的“大哥”因為小弟們的能力出眾，在節(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)動機啟動，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)動機一不小心就會大量釋放出CO，NOX，PN等國家排放法規(guī)嚴(yán)令禁止的“不法分子”，令發(fā)動機兄弟頭疼不已。作為“大哥”，在混合動力控制策略中，必須好好“照顧”這些不法分子，讓他們遁于無形。

整車駕駛性提升的能力 —— 作為混合動力系統(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、制動等方面的駕駛感受上，也要帶來一股清新之風(fēng)。但駕駛性和油耗、排放等往往是魚和熊掌，難以兼得。對于48V系統(tǒng)，如能利用有限的“米”煮出一鍋好飯，色——油耗、香——排放、味——駕駛性，三者俱全，方顯大哥實力。

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”，此時須指揮若定，或讓兄弟們咬牙再堅持一會兒（Limphome），或讓其他兄弟設(shè)法代替（單動力源工作），或干脆全體休息（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，又要把對駕駛員和乘客大人們的影響降到最低。同時“大哥”還要具備一雙慧眼，敏銳地觀察兄弟們干活過程中的一舉一動（系統(tǒng)合理性診斷），預(yù)判問題或?qū)栴}消滅在萌芽中。另外，國家新的排放法規(guī)對混合動力的系統(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)量地實現(xiàn)OBD的各項要求。

實現(xiàn)系統(tǒng)功能安全目標(biāo) —— 48V系統(tǒng)麻雀雖小，出了意外仍會對駕駛員和乘客大人們造成嚴(yán)重傷害，因此安全問題不容小覷。完整的系統(tǒng)安全分析、對零部件深刻的理解、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)用和驗證經(jīng)驗，缺一不可，只有全面，才能讓“大哥”在功能安全領(lǐng)域獨領(lǐng)風(fēng)騷。

“大哥”的硬實力要求如此之高，以至于在48V混動系統(tǒng)的江湖上，多少在sHEV或PHEV領(lǐng)域摸爬滾打多年的高手也不敢輕易挑戰(zhàn)“大哥”之位，只愿甘做其中一名小弟，即電機、電池、DC/DC…..跟著“大哥”開疆拓土，也只有少數(shù)功力深厚的大師才有實力染指并坐穩(wěn)此位。

其次，一個好漢三個幫，一個全能的“大哥”，也需要給力的“小弟”鼎力相助才能成就48V系統(tǒng)的宏圖大業(yè)。功能集成的第二部分就是尋找或培養(yǎng)給力的“小弟”。對于新兵蛋子——電機、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，對于尚不爭氣“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）。對于老兵油子——發(fā)動機，變速箱，底盤和轉(zhuǎn)向等，“大哥”則需針對其脾氣秉性，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)集成需要考慮的問題

總結(jié)48V混合動力的系統(tǒng)集成，就是大哥帶著兄弟們，上車坐好，吃好喝好，說好聊好，合伙干好——即從機械集成，到電氣集成，到通訊集成，最后實現(xiàn)系統(tǒng)功能。每一步不得逾越，不得馬虎，更不得呆板應(yīng)付。車輛配置變化萬千，48V系統(tǒng)集成既要能做到以不變應(yīng)萬變（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)的順利實現(xiàn)，才能夠最終使得48V系統(tǒng)在混合動力技術(shù)中占有重要的一席之地。