48 वोल्ट का मौन उत्थान: माइल्ड हाइब्रिड हर जगह कैसे घुस गया?

48 वोल्ट, इंजन का काम अपने ऊपर नहीं लेता; यह केवल हर ब्रेक के साथ पुनर्प्राप्त की गई ऊर्जा से ईंधन का मौन विजेता बन गया है।
48 वोल्ट, इंजन का काम अपने ऊपर नहीं लेता; यह केवल हर ब्रेक के साथ पुनर्प्राप्त की गई ऊर्जा से ईंधन का मौन विजेता बन गया है।

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माइल्ड हाइब्रिड, आंतरिक दहन इंजन का समर्थन करने वाली लेकिन वाहन को अकेले चलाने में सक्षम न होने वाली एक छोटी इलेक्ट्रिक मोटर और बैटरी से मिलकर बना हाइब्रिड सिस्टम है; आजकल आमतौर पर 48 वोल्ट की लिथियम-आयन बैटरी के साथ काम करने के कारण इसे 48 वोल्ट सिस्टम के नाम से जाना जाता है। फुल हाइब्रिड के विपरीत यह केवल बिजली से ड्राइविंग प्रदान नहीं करता, बल्कि ब्रेक की ऊर्जा को पुनः प्राप्त करके इंजन का समर्थन करता है और खपत को कम करता है। डीजल के पतन के साथ, यह यूरोपीय कारों को उत्सर्जन लक्ष्यों तक पहुंचाने में सबसे व्यापक तकनीक बन गया है।

मुख्य बातें

  • 48V माइल्ड हाइब्रिड का पहला सीरियल उत्पादन अनुप्रयोग 2016 मॉडल वर्ष के Mercedes-Benz S-Class में देखा गया।
  • 48V आर्किटेक्चर, 12V की तुलना में चार गुना अधिक वोल्टेज के साथ अधिक गतिज ऊर्जा पुनर्प्राप्ति प्रदान करता है।
  • बचत के मान टोपोलॉजी के अनुसार भिन्न होते हैं: सरल P0 समाधानों में 15% तक, पीछे की धुरी पर P4 में 25% तक।
  • यूरोप में माइल्ड हाइब्रिड का हिस्सा 2020 में 8% से 2021 में 14% हो गया ।
  • अब तक 45 लाख से अधिक वाहन 48V मशीन से सुसज्जित किए जा चुके हैं; वार्षिक उत्पादन के 1 करोड़ से अधिक होने की उम्मीद है।

माइल्ड हाइब्रिड वास्तव में क्या है, फुल हाइब्रिड से इसका अंतर क्या है?

एक माइल्ड हाइब्रिड (MHEV), पारंपरिक पावरट्रेन में जोड़ी गई एक छोटी इलेक्ट्रिक मोटर और बैटरी होती है। इलेक्ट्रिक मोटर आमतौर पर इंटीग्रेटेड स्टार्टर-जनरेटर (ISG) के रूप में कॉन्फ़िगर की जाती है: यह पारंपरिक स्टार्टर मोटर की जगह लेती है और इंजन तथा ट्रांसमिशन के बीच या जनरेटर की स्थिति में स्थापित होती है। इसका कार्य आंतरिक दहन इंजन का समर्थन करना; स्टार्ट-स्टॉप के दौरान सिस्टमों को निरंतर बिजली देना और ब्रेकिंग के दौरान ऊर्जा को पुनः प्राप्त करना है। इलेक्ट्रिक मोटर कभी भी वाहन को अकेले नहीं चलाती।

फुल हाइब्रिड ऐसे काम नहीं करते। टोयोटा प्रकार के सिस्टमों में दो बिजली स्रोत एक साथ या अलग-अलग टॉर्क दे सकते हैं; बैटरी दहन इंजन के लिए अस्थायी बफर का काम करती है और वाहन छोटी दूरी पूरी तरह बिजली से तय कर सकता है। टोयोटा हाइब्रिड, यात्रा समय तक 62% तक शून्य उत्सर्जन मोड में ड्राइविंग प्रदान कर सकता है। माइल्ड हाइब्रिड में पूरी तरह बिजली से ड्राइविंग बिल्कुल संभव नहीं है या बहुत सीमित है; इन दोनों के बीच मूल तकनीकी और व्यावसायिक अंतर ठीक यहीं है।

ठीक 48 वोल्ट ही क्यों?

एक आधुनिक 48V माइल्ड हाइब्रिड में वाहन में दो अलग बिजली सिस्टम होते हैं। परंपरागत 12 वोल्ट सिस्टम रेडियो, हेडलाइट और पावर विंडो जैसे कम वोल्टेज उपभोक्ताओं को बिजली देना जारी रखता है; DC/DC कन्वर्टर इन दो सिस्टमों को आपस में जोड़ता है। 48 वोल्ट, 12 वोल्ट की तुलना में चार गुना अधिक वोल्टेज प्रदान करता है और इसका मतलब है काफी अधिक गतिज ऊर्जा पुनर्प्राप्ति। साथ ही, 48V मनुष्य के लिए सुरक्षित मानी जाने वाली सीमा से नीचे रहने के कारण, यह उच्च वोल्टेज सिस्टमों के भार (पीले तार, विशेष इंसुलेशन, प्रमाणित तकनीशियन की आवश्यकता जैसे) को नहीं उठाता।

बैटरी का आकार भी कहानी का एक हिस्सा है। माइल्ड हाइब्रिड में क्षमता आमतौर पर 0.5-1 kWh के आसपास होता है; फुल हाइब्रिड 1,3-2 kWh और प्लग-इन हाइब्रिड 10-20 kWh की बैटरी रखते हैं और 40-80 km की इलेक्ट्रिक रेंज देते हैं। यानी माइल्ड हाइब्रिड, हाइब्रिड परिवार का सबसे हल्का और सबसे सस्ता सदस्य है - यह हल्कापन लागत और वाहन में स्थान की लचीलेपन दोनों को तय करता है।

48 वोल्ट सिस्टम कहाँ से आया: हाइब्रिड का एक संक्षिप्त इतिहास

माइल्ड हाइब्रिड का विचार नया नहीं कहा जा सकता; इसकी जड़ें हाइब्रिड कार के इतिहास जितनी ही पुरानी हैं। फर्डिनेंड पोर्श द्वारा डिज़ाइन की गई Lohner-Porsche Elektromobil 1900 के पेरिस मेले में पेश की गई और 1901 में Lohner-Porsche Mixte Hybrid, दुनिया की पहली पेट्रोल-इलेक्ट्रिक हाइब्रिड कार बनी। वे शुरुआती सिस्टम सीरीज़ हाइब्रिड आर्किटेक्चर पर आधारित थे: पेट्रोल इंजन पहियों को नहीं चलाता था, केवल जनरेटर चलाता था।

आधुनिक युग की मोड़ 1997 में जापान में लॉन्च की गई Toyota Prius थी: यह पहली सामूहिक उत्पादित हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहन तो नहीं थी, लेकिन निस्संदेह सबसे सफल थी। Prius के बाद आई फुल हाइब्रिड की लहर ने तकनीक के परिपक्व होने और लागत घटने में मदद की। माइल्ड हाइब्रिड इस कहानी की आमतौर पर छूटी हुई अंतिम कड़ी है।

माइल्ड हाइब्रिड के शुरुआती प्रयास

GM ने 2007 मॉडल वर्ष में Chevrolet Malibu, Saturn Aura और Saturn Vue में 36 वोल्ट का एक अल्टरनेटर-स्टार्ट हाइब्रिड सिस्टम पेश किया। ये फुल हाइब्रिड नहीं थे; इन्हें बिजली से अकेले नहीं चलाया जा सकता था - आज की माइल्ड हाइब्रिड परिभाषा से बिल्कुल मेल खाता दृष्टिकोण। GM का BAS (बेल्ट अल्टरनेटर स्टार्टर) सिस्टम, बेल्ट के ज़रिए इंजन चलाने वाला 14,5 kW शक्ति का मोटर-जनरेटर और 36V बैटरी इस्तेमाल करता था। EPA के आंकड़ों के अनुसार Saturn Vue Greenline ने, गैर-हाइब्रिड संस्करण की तुलना में %27 बेहतर संयुक्त ईंधन दक्षता प्रदान की।

Toyota ने भी इस क्षेत्र में प्रयोग किया: 2001-2003 के बीच Crown के, फिर 2002-2008 के बीच Crown Sedan के माइल्ड हाइब्रिड संस्करण जापान में बेचे। 2004 में Volkswagen, शंघाई के Challenge Bibendum आयोजन में दो माइल्ड हाइब्रिड कॉन्सेप्ट ले गया। यानी 48 वोल्ट के दौर शुरू होने से पहले ही यह विचार अमेरिका और एशिया दोनों में कई बार परखा जा चुका था।

Mercedes-Benz का 2016 मोड़ और यूरोप में मानक बनना

48 वोल्ट आर्किटेक्चर को लक्ज़री सेगमेंट की चोटी से आगे ले जाने वाला ब्रांड Mercedes-Benz था। 2016 मॉडल वर्ष में S-Class में पहला प्लग-इन हाइब्रिड S550e सेडान जोड़ा गया; इसी पीढ़ी से S-Class मॉडलों में नौ-स्पीड ऑटोमैटिक गियरबॉक्स के साथ 48V माइल्ड हाइब्रिड सिस्टम इस्तेमाल होना शुरू हुआ। C-Class में इलेक्ट्रिक मोटर इंजन और गियरबॉक्स के बीच स्थित होती है और गियरबॉक्स को लगभग 15 kW (20 hp) अतिरिक्त शक्ति देती है। सिस्टम आज भी विकसित हो रहा है: 2027 S-Class S500, माइल्ड हाइब्रिड इनलाइन-6 इंजन और ISG के ज़रिए 23 hp (17 kW) अतिरिक्त शक्ति देता है, और AMG संस्करणों की माइल्ड हाइब्रिड यूनिट 201 hp तक का योगदान दे सकती है।

Mercedes के बाद यूरोप भर में सिस्टम के फैलने को असल में तय करने वाली बात तकनीकी जिज्ञासा नहीं, बल्कि नियामक दबाव थी। डीज़ल के पतन के साथ 48V माइल्ड हाइब्रिड को यूरोपीय संघ के कड़े होते उत्सर्जन मानकों को पूरा करने के तरीके के रूप में देखा जाने लगा। यूरोप में लक्ष्य 2020 तक 117 ग्राम CO2/km, इसके बाद 95 ग्राम CO2/km निर्धारित किया गया। लगभग 15 kW का एक 48V मोटर 13-22% के बीच CO2 बचत प्रदान करता है - जो एक छोटी कार के 95 ग्राम/km लक्ष्य से नीचे आने के लिए पर्याप्त मार्जिन है।

ब्रांड्स की अपनाने की लहर

2017 के सितंबर में प्रकाशित उद्योग रिपोर्ट्स दिखाती थीं कि VW, PSA और Volvo जैसे ब्रांड डीज़ल की पिछड़न के जवाब में 48V माइल्ड हाइब्रिड पर संक्रमण कर रहे थे; Renault, नई Scenic के साथ शुरुआती अपनाने वालों में था। Volvo ने 2019 से अपने सभी मॉडलों को इलेक्ट्रिक बनाने का वादा किया और आज के Volvo में छोटी 48V बैटरी पेट्रोल इंजन का समर्थन करती है लेकिन वाहन को नहीं चलाती। ICCT का डेटा दिखाता है कि यूरोप में माइल्ड हाइब्रिड की हिस्सेदारी 2020 में लगभग 8%, 2021 में लगभग 14% थी - दो साल के भीतर लगभग दोगुनी होने वाली हिस्सेदारी। यह सिस्टम Euro7 की पूर्ति में भी मदद करता है: कोल्ड स्टार्ट पर कैटेलिटिक कन्वर्टर को प्री-हीट करके उत्सर्जन के शिखरों को कम करता है।

आज के लिए पैमाना स्पष्ट है: EU में माइल्ड हाइब्रिडाइजेशन से प्राप्त 10 ग्राम CO2/km की बचत, लगभग 950 € के उत्सर्जन जुर्माने से बचाती है - जो वास्तव में P0 समाधान की सिस्टम लागत को पूरा करती है। अब तक 45 लाख से अधिक वाहनों को 48V मशीन से लैस किया गया और वार्षिक उत्पादन के 2025 तक 10 मिलियन से अधिक होने की उम्मीद थी।

सिस्टम आर्किटेक्चर: P0 से P4 तक टोपोलॉजी

Motorun neresine yerleştirilen 48 volt ünite, arka aksta yüzde yirmi beşe varan destek ve geçici 4x4 yeteneği saniyeler içinde devreye alabiliyor.

माइल्ड हाइब्रिड सिस्टम का वर्गीकरण इलेक्ट्रिक मोटर के पावरट्रेन में स्थिति के आधार पर किया जाता है। यह स्थिति लागत और प्राप्त की जा सकने वाली बचत की ऊपरी सीमा दोनों को निर्धारित करती है।

टोपोलॉजीस्थितिबचतटिप्पणी
P0बेल्ट पर, जनरेटर के स्थान पर15% तकसबसे कम लागत
P1इंजन-ट्रांसमिशन के बीच-शायद ही कभी उपयोग होता है, जटिल और महंगा
P2/P3ट्रांसमिशन में22% तकधीमी इलेक्ट्रिक ड्राइविंग तकनीकी रूप से संभव
P4पिछला एक्सल25% तकअस्थायी 4x4 संभावना, सबसे अधिक सिस्टम लागत

टोयोटा प्रकार के फुल हाइब्रिड से तुलना: अंतर कितना बड़ा है?

दोनों सिस्टमों को साथ-साथ रखना माइल्ड हाइब्रिड वास्तव में क्या है, यह सबसे स्पष्ट रूप से समझाता है। फुल हाइब्रिड एक ऐसी संरचना है जो बैटरी को इंजन के लिए अस्थायी बफर के रूप में उपयोग करती है और छोटी दूरी इलेक्ट्रिक से तय कर सकती है; जबकि माइल्ड हाइब्रिड केवल सहायता देने वाली पावर लेयर है।

विशेषतामाइल्ड हाइब्रिड (48V)फुल हाइब्रिड (टोयोटा प्रकार)
केवल इलेक्ट्रिक से ड्राइविंगनहींहाँ, छोटी दूरी पर
बैटरी क्षमता~0.5-1 kWh1.3-2 kWh
संचालन तर्कइंजन का समर्थन करता हैदो पावर स्रोत एक साथ काम कर सकते हैं
उच्च वोल्टेज सुरक्षा आवश्यकताआवश्यक नहींआवश्यक
प्रारंभिक लागतकमअधिक

व्यावसायिक दृष्टि से माइल्ड हाइब्रिड का फायदा कीमत है: ज्यादातर मामलों में यह फुल हाइब्रिड से सस्ता खरीदा जाता है। हालांकि, क्या यह ईंधन बचत की कीमत पूरी करता है, यह हर वाहन में स्पष्ट नहीं है; गैर-हाइब्रिड मॉडलों के साथ तुलना में गणित हमेशा काम नहीं करता और ईंधन कीमत के उतार-चढ़ाव परिणाम को सीधे प्रभावित करते हैं।

आलोचना: असली हाइब्रिड या हरी झूठी बात?

Mild hybrid के उदय पर बहस नहीं है। कुछ ऑटोमोटिव पत्रकार MHEV को हाइब्रिड या इलेक्ट्रिक वाहन के रूप में वर्गीकृत करने पर सवाल उठा रहे हैं; वे तर्क देते हैं कि उत्सर्जन में कमी न्यूनतम है और विपणन हरी झूठी बात का रूप ले सकता है। आलोचना का सार सरल है: अकेले वाहन को चलाने में सक्षम न होने वाले किसी सिस्टम के लिए हाइब्रिड लेबल का इस्तेमाल करना खरीदार के मन में पूर्ण हाइब्रिड की अपेक्षा पैदा कर सकता है। ईंधन खपत की बचत, मापन विधि और परिभाषा के अनुसार बदलते हुए भी तुलनीय मॉडलों की तुलना में 0.4-1.7 km/l यानी 2-8% के बैंड में ही रह सकती है; घटक निर्माताओं के दावे किए 15-25% की ऊपरी सीमा तक केवल उन्नत टोपोलॉजी (P2, P4) ही पहुँच पाती है, और इन आंकड़ों का कुछ हिस्सा निर्माता के अपने मापन से आता है।

दूसरी ओर का तर्क भी मापा जा सकता है। लगभग 150,000 km के जीवनकाल में 48V सिस्टम 1,500 लीटर से अधिक ईंधन, लगभग 4 टन CO2 और कम से कम 2,000 € की बचत कराता है। व्यापक संदर्भ में, 2040 तक बनने वाले 1 अरब दहन वाले वाहनों में 48V जोड़ दिया जाए तो कम से कम 2 अरब टन CO2 को रोका जा सकने का अनुमान है। सही उत्तर संभवतः इन दोनों के बीच है: mild hybrid कोई क्रांति नहीं है, लेकिन नियमों की खड़ी सीढ़ी में यह एक उचित लागत वाला, अपना काम करने वाला चरण है।

2026 में Mild Hybrid की स्थिति

टेक्नोलॉजी एंट्री-लेवल से कहीं आगे निकल चुकी है। 2027 S-Class S500, mild hybrid inline-6 के साथ 442 hp शक्ति और 0-60 mph में 4.3 सेकंड का प्रदर्शन देती है। Porsche 911 Carrera GTS T-Hybrid के साथ इलेक्ट्रिक-सपोर्टेड टर्बो को परफॉर्मेंस की दुनिया में ले गया; Hyundai 1.6 डीज़ल जैसे डीज़ल mild hybrid भी मौजूद हैं, 2021 Range Rover Sport D350 इस रास्ते के उदाहरणों में से है। बाज़ार अनुमान दिखाते हैं कि यूरोप का mild hybrid बाज़ार 2026 में 102 अरब डॉलर के स्तर पर है और 2031 तक बढ़ता रहेगा - आंकड़े शोध संस्थानों के बीच अलग-अलग हों, लेकिन दिशा एक ही है: mild hybrid, हाइब्रिड इतिहास की सबसे कम सुनाई गई लेकिन सबसे व्यापक कड़ी के रूप में अपनी यात्रा जारी रखे हुए है।

स्रोत