EU:s kommande utsläppsmål blir svåra att nå utan elektrifiering, därför skyndar biltillverkarna på utvecklingen av 48V-system. Med den fyrdubbla spänningsnivån går det att göra effektivare elsystem där man bland annat kan tillvarata nästan all bromsenergi vid normal körning.
Audi var först ut med serieproduktion av bilmodeller som har elsystem med spänningen 48 volt. De använder 48V-teknik för att bland annat en elektrisk kompressor (”el-turbo”) och elektriskt justerbara krängningshämmare.
Även Mercedes var tidigt ute med 48V-teknik, som först användes på de senaste generationerna raka sexor (både bensin och diesel). Där är flertalet hjälpaggregat elektriska, som vattenpump och luftkonditionering. Eftersom de inte drivs av en rem, som oftast sitter längs fram på motorn, kan hjälpaggregaten placeras friare och göra motorn mera kompakt och kortare.
BMW ska också satsa på 48V-teknik och i en öppenhjärtig intervju med BMWblog.com avslöjar utvecklingschefen och styrelsemedlemmen Klaus Fröhlich flera spännande detaljer.
”Vi har en annan strategi än våra konkurrenter,” säger Klaus Fröhlich till BMWBlog.com. ”De började med den första generationen av 48V-systemen som först och främst var ganska dyra, cirka 2.000 euro. I dessa används en svag generator på 8–10 kW, så bränslebesparingen var mycket blygsam.”
”Det gick inte att utnyttja det extra vridmomentet i elmotorn eftersom det inte var tillräckligt kraftfullt. Fördelarna var möjligheten till elektriskt driven luftkonditionering, och ett mycket bra stop/start-system, men är detta ett bra värde för kunden?”
BMW:s utvecklingschef Klaus Fröhlich berättar att man byggde några prototyper med första generationen 48V-teknik, mest för att lära sig mer om komponenterna. Men fokus var hela tiden att vänta in den andra generationen 48V-system, som man visste skulle bli mycket bättre.
”Med generation 2 får vi dubbelt så mycket elkraft,” säger Klaus Fröhlich. ”20 kW som inte kommer från en remdriven generator, utan finns inbyggd i transmissionen. Vi samarbetar med ZF och i början av nästa årtionde kommer vi att ha de senaste generationen transmissioner.”
”Förutom en dubbelt så stark elmotor får vi också ett integrerat 48 volt-system som driver bakom förbränningsmotorn. Då kan vi använda enbart elmotorn vid krypkörning och lägga till några extra funktioner utan att starta motorn. Och det viktigaste är att elmotorn verkligen kan boosta toppeffekten!”
”Elmotorn kan tillföra flera hundra Nm, inte bara några slöa 80–90 Nm. Genom att vänta fick vi också tid att integrera ett större 48-volts batteri i arkitekturen. Och det bästa är att även om andra generationen är ett mycket mera prestandainriktat 48V-system så får det en lägre kostnad än den första generationen, så nu är det rätt tid att skala upp produktionen. Det hade inte varit meningsfullt att skala upp första generationen. Vid 2025 är jag övertygad om att alla förbränningsmotorer kommer att ha det här 48V-systemet.”
Klaus Fröhlich avslöjade dock inte när vi får se de första 48V-modellerna hos BMW, men de bilarna kan komma 2020–2021.
Fakta kring 48V-tekniken:
• Med fyra gånger högre spänning går det att få ut mycket mera kraft, utan att behöva dimensionera upp. Från fysiklektionerna minns vi formeln P=U*I, med fyra gånger högre spänning får man ut fyra gånger mer effekt.
• Genom att ligga under 50 volt (i USA 60 volt) betraktas 48V-tekniken som ”lågspänning”, vilket sänker kraven på isolering och andra skyddsåtgärder.
• 48V-systemen används parallellt med ett 12V-system, som försörjer elektronik och förbrukarna med lägre effektbehov. Därför behövs också en mindre DC–DC omvandlare och ett 12V-batteri.
• Lätthybrider med 48V-teknik kan ge cirka 50–70 procent av fördelarna som fullhybrider har (exempelvis Toyota Prius), men till bara 30 procent av kostnaden.
• 48V lätthybrider kan ge en bränslebesparing på runt 12–15 procent i dagens mätcykler, i praktiken (med mycket stadskörning) kan besparingen nå upp till 20 procent. Detta jämfört med konventionella 12V-bilar.
• Bosch, BorgWarner, Continental, Valeo, Delphi har tagit fram 48V-teknik och komponenter för lätthybrider. Enbart franska Valeo uppger att de har 25 kunder inom bilindustrin som ska använda deras komponenter på lätthybridmodeller.
• Hittills har merkostnaden för de komponenter som behövs för att skapa en lätthybrid, eller mildhybrid, legat i intervallet 500–2.000 euro. De nivåerna kommer säkert att sjunka.
• Prestandamodellen Audi SQ7 TDI presenterades på våren 2016 som världens första serieproducerade bilmodell med 48V-teknik och en ”elektrisk turbo”, det vill säga en eldriven kompressor som eliminerar turbofördröjningen i V8-motorn.
En av nyheterna på Mercedes raka bensinsexan på 3,0 liter är ”elektrisk turbo”, eZV. Uttrycket elektrisk turbo är lite missvisande eftersom det inte finns någon drivning via avgaser, utan kompressorn (som ser ut som en ”halv turbo”) drivs av en kraftfull 48V-elmotor. Effekten är 5 kW nominellt och kan tillfälligt ökas till 6,2 kW. Den eldrivna kompressorn kompletteras med ett konventionellt turboaggregat, som drivs av avgaserna.