奧迪Biturbo&48伏電氣系統(tǒng)解讀
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
日前，奧迪汽車公司宣布成功研制出電動雙渦輪增壓技術和48伏電氣系統(tǒng)，并且以上兩項技術均已計劃投入量產。奧迪汽車公司在此之前就已經開始研究電動雙渦輪增壓技術。目前奧迪汽車采用的渦輪增壓方式主要包括兩種。其中，奧迪A6 TDI概念車搭載的是全新的3.0 TDI monoturbo單渦輪增壓器，該增壓器采用的是一種附帶輔助電動壓縮機的單渦輪增壓方式；而奧迪RS5 TDI概念車搭載的是3.0 TDI biturbo雙渦輪增壓器，以上雙渦輪增壓器采用的是附帶輔助電動壓縮機的串聯(lián)雙渦輪增壓方式。
以上奧迪電動biturbo雙渦輪增壓系統(tǒng)主要是由一個傳統(tǒng)的排氣渦輪增壓器和一個串聯(lián)備用電動壓縮機組成的。傳統(tǒng)的排氣渦輪增壓器一般包括單渦輪monoturbo和雙渦輪biturbo兩種渦輪增壓方式，而串聯(lián)附帶電動壓縮機是由獨立的48伏電力系統(tǒng)驅動的。除了包含單純的渦輪葉片外，該電動雙渦輪增壓系統(tǒng)還包含一個小型的電動馬達，該電動馬達可以在短短250毫秒之內將壓縮機葉輪加速到最大速度，該電動馬達的最大驅動功率可以達到7千瓦。
奧迪RS 5 biturbo TDI雙渦輪增壓概念車的動力總成，注意圖中高壓時工作的廢氣渦輪增壓器和低壓時工作的電動壓縮機，其中電動壓縮機位于中間冷卻器的下游。
奧迪A6 monoturbo TDI單渦輪增壓概念車的動力總成，注意圖中單渦輪增壓器和電動壓縮機的位置。
圖中所示為奧迪48伏電氣系統(tǒng)
以上奧迪電動biturbo雙渦輪增壓器位于中央制冷器的下游。在大多數的運行工況下，它并不工作。在發(fā)動機轉速較低時，渦輪增壓器內廢氣排放能量較小，此時旁通閥關閉，空氣將進入電動壓縮機中。這些吸入的空氣可以被靈活而又精確地注入到不同的增壓發(fā)動機中。這項電動渦輪增壓技術可以使得汽車動力能夠自動產生，而這種工作狀況在車輛啟動或低速運轉情況下是很難產生的。
在沒有外力的穩(wěn)定狀態(tài)下，奧迪3.0 TDI monoturbo單渦輪增壓發(fā)動機能夠產生恒定的240千瓦（約合326馬力）的功率，且其發(fā)動機轉速在1500-3000轉/分鐘時可以達到最大扭矩為650牛米（約合479.4磅英尺）。在發(fā)動機轉速達不到渦輪增壓工作轉速范圍時，發(fā)動機增壓器配備的電動壓縮機可以介入工作，這樣就可以有效改善發(fā)動機動力不足或扭矩不足的問題，因此，其可以提高發(fā)動機的響應速度和靈活性能。因此，配備了該奧迪3.0 TDI monoturbo單渦輪增壓器的汽車在六檔區(qū)從60千米/時加速到120千米/時所需要的時間可以從13.7秒下降到8.3秒。
奧迪RS 5 TDI概念車所搭載的優(yōu)化版V6雙渦輪增壓發(fā)動機可以產生283千瓦（約合385馬力）的功率，其發(fā)動機轉速在1250-2000轉/分時可以達到峰值扭矩為750牛米（約合553.2磅英尺）。發(fā)動機增壓器配備的電動壓縮機可以在車輛起步時為車輛提供充沛的動力。奧迪RS 5 TDI概念車的百公里加速時間粗略估算可以達到4秒以內。其中，在車輛行駛換擋過程中，雙渦輪增壓發(fā)動機的兩個渦輪增壓器可以進行智能交替工作，從而就可以保證車輛發(fā)動機在每次換擋之后都可以實現渦輪增壓。
奧迪公司表示，電動雙渦輪增壓的優(yōu)勢最主要就體現在車輛的日常駕駛過程中。通過配備電動雙渦輪增壓器可以有效避免經常性減檔以降低發(fā)動機轉速保持動力。偏愛運動型駕駛模式的駕駛員一定會對車輛在出彎時迅速提速的能力表示贊賞。奧迪還表示，電動雙渦輪增壓可以適用于奧迪公司非常多的汽車發(fā)動機車型上，并且以上電動雙渦輪增壓器還將迅速投入到TDI系列的量產中。
其中，用來驅動電動壓縮機的能量主要來源于車輛滑行期間的回收能量，因此其最終效果就是可以保證能量消耗達到平衡狀態(tài)。電動壓縮機能量主要來源于獨立的48伏電力系統(tǒng)和其自身配置的鋰電子電池。另外，電動壓縮機還配備了DC / DC能量轉換器，這樣通過DC / DC能量轉換器就可以連接到12伏電氣系統(tǒng)上。
奧迪公司表示，48伏電力系統(tǒng)具有更大的優(yōu)勢。與12伏電力系統(tǒng)相比，48伏電力系統(tǒng)可以為耗電部件提供更多的能量，其中包括熱電發(fā)熱元件、機電后輪剎車制動系統(tǒng)以及油泵、水泵等發(fā)動機附件。48伏電力系統(tǒng)具有更高的電壓，這意味著通過系統(tǒng)的電流就更小，從而就可以使用橫截面更小的電纜，從而可以減輕系統(tǒng)的整體重量。奧迪公司計劃在近期將48伏電力系統(tǒng)引入到多個車型中。
電動雙渦輪增壓同樣是奧迪公司TDI發(fā)動機電氣化發(fā)展的第一步。
奧迪公司在2014 TDI技術論壇上表示，全新的混合動力組合將很快投放市場。奧迪公司未來將會根據消費者的需求進行定制，甚至包括插電式TDI發(fā)動機混合動力汽車。而對于能源問題，奧迪公司也一直致力于奧迪e-diesel柴油發(fā)動機的研發(fā)，目前采用的是由Joule研發(fā)出的合成柴油，其中具體的工作原理就是將二氧化碳消除掉。
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