一、48V轻混系统构成详解
2021款别克英朗配备的48V轻混系统，在保留传统发动机与自动变速器的基础上，集成了多个关键部件。该系统主要由皮带驱动启动机/发电机BSG(Belt-Driven Starter Generator)电机及其控制器、48V动力电池组及电池管理系统BMS(Battery Management System)、14V辅助电源模块APM(Auxiliary Power Module)以及混合动力系统控制单元HCU(集成于发动机控制模块ECM内)等部分组成(参见图1)。
图1 别克英朗48V轻混系统整体架构示意图
1.BSG电机及其控制器详解
在采用48V轻混系统的别克英朗车型中，传统发电机已被取消。发动机采用横置布局(如图2所示)，在发动机右前方位置(图2(b)中箭头指示处)设置了BSG电机。曲轴通过专用皮带(美国盖茨品牌生产)与BSG电机连接，并配备了专业的涨紧装置(如图2(c)所示)。
BSG电机是一款高性能紧凑型三相永磁同步电机，其核心部件包括定子、转子、皮带轮和端盖等，同时集成了旋转变压器和温度传感器。该电机的关键参数如下：重量为9.5kg，峰值驱动功率达8kW，峰值发电功率为10kW，最高运行转速超过15000r/min，系统峰值效率超过83%。
电机控制器安装在BSG电机后部(非可拆卸设计)，主要由逆变电路板、温度传感器和控制模块构成，其核心功能是对电机进行矢量控制。该控制器具备DC/AC(直流/交流)相互转换、变频、变流等能力，从而实现电机驱动或发电功能的精确控制。
BSG电机在不同工作场景下展现出多种功能：启动发动机(在发动机自动启停后再次启动时，BSG电机作为启动机实现快速启动)；48V发电(发动机驱动BSG电机发电，经整流后输出48V直流电)；能量回收(车辆滑行或制动时，BSG电机作为发电机实现再生制动和能量回馈)；辅助驱动(在急加速等工况下，BSG电机作为驱动电机辅助发动机，实现混合动力驱动)；以及发动机减速断油时的平滑扭矩提供。
2.48V动力电池组与电池管理系统BMS
别克英朗48V轻混车型的动力电池采用磷酸铁锂电池，安装于右前座椅下方，四周采用金属板材进行保护和定位，确保使用安全。动力电池组由14个方形电芯构成，外部采用金属外壳封装，采用自然风冷设计，箱体侧面设有散热格栅。48V动力电池组的主要参数如下：外形尺寸为310*180*92mm，总重量10kg，冷却方式为自然冷却，电芯额定电压为3.3V，电芯额定容量为6Ah，动力电池组总电压为46.2V，可用能量达105Wh(如图3所示)。
(a) 外观形态
(b) 安装位置
(c) 结构组成
图3 动力电池组及电池管理模块BMS
48V动力电池组的主要作用是储存和释放48V直流电能，具体功能包括：接收并储存BSG电机产生的48V直流电；向BSG电机输出48V直流电，经电机控制器转换为交流三相电，用于启动发动机或辅助发动机驱动车辆；向14V辅助电源模块提供48V直流电。
电池管理系统模块BMS位于动力电池组前部，内部集成了用于检测温度、电流、电压的传感器和电路板、熔丝，并设计有一个位于48V回路中的接触器(如图3所示)。当接触器处于断开状态时，动力电池组将无法对外供电或接受外部电能。根据不同工况，BMS对接触器进行控制，实现48V电路的接通或断开，从而实现主动充电或放电控制。BMS通过CAN总线将动力电池组的电压、电流、温度、剩余电量SOC等参数传输给其他控制单元。
BMS利用内部电路板上的平衡电路，根据控制逻辑，可实现将电压较高的电池向电压较低的电池放电，以达到电池组内各电芯电量平衡。执行电量平衡需满足以下全部条件：最高与最低电芯之间电压差超过阈值、最高电芯电压在3.27至3.35V之间、内部接触器已断开、电流小于100mA等。
3.14V辅助电源模块APM
辅助电源模块APM，有时也简称为DC/DC模块。别克英朗车14V辅助电源模块位于发动机舱右前部，右前大灯正下方，通过4个螺栓直接固定在前梁上。14V辅助电源模块为整体部件，主要由壳体、集成电路、散热体及输入输出连接及通风装置等构成。该模块采用自然风冷，基于散热需求，采用铝合金外壳，外壳侧面及端面还设计有散热栅格(如图4所示)。
(a) 外观
(b) 安装位置
(c) 结构
别克英朗48V轻混车的14V辅助电源模块主要参数：输入电压48V，输出电压14V，最大输出电流130A，最大输出功率1.8kW。
14V辅助电源模块作为直流电源转换装置，其主要作用包括：将动力电池组48V的直流电降压至12V直流电；向12V车身电器系统供电及为12V蓄电池充电；参与控制扭矩管理及动力电池组接触器动作控制。
14V辅助电源模块通过CAN总线与发动机控制模块ECM、混合动力控制单元HCU、电机控制器、电池管理系统模块BMS及自动变速器电控单元等连接。14V辅助电源模块根据发动机、48V动力电池组及12V蓄电池等的状态，依据控制逻辑智能控制14V直流电的输出。车辆行驶中，发动机减速断油时，14V辅助电源模块也能稳定输出14V电压，确保车身电气系统可靠运行。
二、48V轻混系统运行模式分析
安装了48V轻混系统的别克英朗车，在不同工况下，可实现以下五种运行模式：快速启动、电机助力、智能充电、制动能量回收、电动怠速及智能停机(如图5所示)。
图5 48V轻混别克英朗混动车运行模式示意图
1.快速启动模式
车辆行驶中发动机启停后，再次启动发动机时，通过48V的BSG电机实现快速启动。同时，该车型仍保留了12V系统的传统启动机。发动机冷启动(非启停启动)时，与传统车型相同，使用启动机启动发动机。
2.电机助力模式
当48V动力电池组剩余电量超过阈值(例如30%)时，在混合动力控制单元的指令下，依据控制逻辑，BSG电机辅助发动机驱动车辆行驶，实现混合动力驱动。BSG电机最大助力力矩可达20N·m。别克英朗车48V轻混系统不支持单独使用BSG电机纯电驱动车辆行驶。
3.智能充电模式
车辆行驶过程中，混合动力控制单元综合考虑48V动力电池组的剩余电量SOC和发动机工况等因素，若满足设定条件，则发动机驱动BSG电机发电，对动力电池组进行智能充电。
4.制动能量回收模式
车辆行驶中滑行或制动减速时，混合动力控制单元通过电机控制器控制BSG电机发电，并向锂动力电池组充电，实现能量回收。
5.电动怠速模式
车辆行驶中发动机减速断油时，若48V动力电池组剩余电量充足，BSG电机输出转矩维持发动机电动怠速运转，从而延长发动机减速断油时间，进一步降低油耗。同时，电动怠速也解决了启停模式下车辆空调系统的能源供应问题。
6.智能停机模式
车辆行驶中，若发动机处于减速断油且车速接近零时，BSG电机对发动机实施制动，协助发动机停机，降低“熄火抖动现象”。
三、48V轻混系统技术特点概述
与以往常规车型相比，安装48V轻混系统的别克英朗车，在不同工况下可采用上述六种运行模式，因此其动力性和经济性均得到一定程度提升，CO2排放量显著减少。
1.燃油经济性显著提升
安装48V轻混系统的别克英朗车，在滑行或制动时，发动机可实现减速断油，因此燃油经济性得到提高，同时CO2排放量显著减少。厂家提供的百公里油耗数据为5.3L，对比老款车型大约有9%的下降。
2.动力性得到增强
车辆加速行驶时，BSG电机作为驱动电机辅助发动机驱动车辆，BSG电机最大辅助驱动转矩为20N·m、最大驱动功率为8kW。在降低油耗的同时，车辆的动力响应性也有所提高。
3.启动响应更迅速
车辆行驶中，发动机自动启停后再次启动时，48V的BSG电机作为启动机实现快速启动，与传统12V启动系统相比，启动更迅速且抖动更小。
4.系统成本更低
与常见的丰田混联式混合动力THS系统(以行星排作为发动机、电机1、电机2的动力耦合装置)、本田智能多模式驱动i-MMD系统(串联式但发动机可以单独驱动车辆行驶)等高压混合动力系统相比，48V轻混系统增加成本更低。
在满足法规对油耗、排放等日益严格要求下，对于搭载小排量发动机的车型而言，48V轻混无疑是性价很高的有效过渡解决方案，能在较少改变车辆动力系统的同时，实现动力性能与经济性的双重提升。
双喷射涡轮增压1.3T发动机+48V轻混系统，已安装在通用车系的别克英朗、GL6、威朗及雪佛兰科鲁泽等多款车上。
此外，豪华品牌如全新路虎极光、奔驰S和C级、奥迪A8L及A6L以及国产品牌中的吉利博越及缤越、长安CS55等车型都均有48V轻混车型投放市场。
博世、德尔福、大陆、法雷奥等为48V轻混系统的主要供应商。