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48V BSG技术方案详解

日期: 2018-03-22
浏览次数: 357

关键词:48V  混合动力  轻混系统  BSG电机  磁编码器  

混合动力汽车是具有低油耗和低污染的新一代清洁汽车,它是传统内燃机车辆与电动车辆的有效组合。它既继承了电动汽车低排放的优点,又发扬了石油燃料比能量和比功率高的长处,显著改善了传统内燃机汽车的排放和燃油经济性。

弱混(或称之为轻度混合)技术(Mild Hybrid)主要包括Start-Stop(启停)、BSG(Belt-driven Starter/Generator 皮带传动启动/发电一体化电机)技术,BSG系统就是利用一种电机,该电机通过皮带传动在极短时间内将发动机转速由零增加至怠速以上,从而实现汽车的快速起停的装置。

①降低燃油消耗和有害物排放装备了BSG起动、停止系统的汽车能够在车辆停止的同时自动关闭发动机,当驾驶员踩下离合器踏板准备起步时再重新点火,此举能够降低大约8%的燃油消耗和有害物质排放。发动机暖机起动所消耗的燃料大约相当于怠速运转0.7s消耗的燃料。因此,只要车辆停止时间超过1s,就可以通过该系统降低油耗和排放。

②应用成本低,对发动机原有结构改动小,易实现产业化。BSG系统不仅能够最大限度地减少传动力汽车在短暂停车时因发动机空转而产生的油耗和废气、噪声污染,而且具有应用成本低、对发动机原结构改动小、易实现产业化等优点。因此,在未来一段时间内搭载该系统的汽车很有可能会大量涌现。

③该电机在电池组驱动下,仅需要几百毫秒时间,就可以让处于停止状态的发动机转速达到3000r/min,由于电机功率足够强大,BSG系统带动发动机重新点火的成功率非常高,在车辆起步时,驾乘人员通常不会感受到任何延迟。

④普通发动机频繁点火会导致使用寿命大幅缩减,但通过应用BSG系统,能够有效避免这一现象。起停装置使用寿命为25万次,相当于在10年时间里可以每天起停70次。

48V BSG发展趋势

48V BSG技术方案详解

48V BSG系统架构

48V BSG技术方案详解

48V BSG系统工作原理

48V BSG技术方案详解

48V BSG系统工作原理-启停

48V BSG技术方案详解

48V BSG系统-制动能回收

❶车速高于设定值且电池SOC低于设定值时,踩下制动踏板,发动机关闭,离合器结合,BSG电机处于发电状态,进行制动能量回收,向48V电池充电;

❷BSG电机功率的提升有助于提升制动能量回收效率;

❸电机功率的提升对制动能量的回收不是线性增加的,功率10kW左右的电机制动能量回收效率可以达到85%左右。

48V BSG技术方案详解

48V BSG系统-转矩助力

❶低转速阶段输出转矩可以有非常明显的提升;

❷有效补偿涡轮迟滞;

❸提升动力性能,带BSG助力6挡加速性能与不带BSG助力5挡加速性能相当。

48V BSG技术方案详解

48V BSG系统-转矩助力

发动机优化

❶当电池SOC高于设定限值且车辆高功率驱动需求,BSG运行于驱动模式,对发动机进行扭矩辅助。

❷当电池SOC低于限定值且车辆功率需求较低时,发动机运行于高效区,其剩余功率驱动BSG对电池进行充电。

❸车辆功率需求可使发动机运行高效区时,BSG空载。

48V BSG系统-滑行断油

❶松开加速、制动踏板后,发动机关闭,停止喷油,离合器分离,实现节油目的;

❷当再次有加速需求时,可通过离合器(高速时)/BSG电机(低速时)实现快速启动;

❸当有制动需求时,发动机恢复少量喷油,提供制动真空;

❹工况测试中此模式无油耗降低贡献。

48V BSG技术方案详解

48V BSG系统方案主要部件

BSG电机、HCU、DC、48v电池系统、张紧轮、48v线束、ECU/TCUABS、低压线束、低压管路

48V BSG系统所需传感器

油门开度传感器、制动开度传感器、12V电压传感器、真空存储压力传感器、引擎打开传感器、空挡位置传感器(MT)/离合器位置传感器(MT)

备注:

➤电机作为发电机进行发电;判定汽车处于怠速运转工况时,HCU会依据停机的条件实现发动机停机,代替传统的怠速工况,从而实现节油减排的目的;当驾驶员试图行车时,HCU会依据判定条件自动发出启动的指令来启动发电机,该启动时间比传统启动时间段,因此称为快速启动,从而降低启动时的排放污染。

➤由于车载电子系统不断丰富,电器负载增多,相应的功率需求增大,传统采用铅酸电池的12V系统不支持100A以上的电流值,车内低压电源势必转换。采用48V,可缩小线缆直径和多种设备的尺寸,还能降低供电损失。

➤获得业界许多汽车电子供应商支持的48V技术,其配置是要求传统12V网路必须采用大部份汽车中使用的铅酸电池。然而,它还额外增加了一层:48V锂离子电池以及一个独立的48V网路。12V网路处理传统负载,如照明、点火、娱乐、音响系统与电子模组等。而48V系统则支持主动式底盘系统、空调压缩机,以及再生制动系统等。结合了双重电压设置以及‘启动-停车’(start-stop)技术的优势,可提供更多的能量,同时提高燃油效率,甚至可高达15%。

➤48V规格的关键之一在于锂离子电池技术,锂离子电池技术可提供较铅酸化学电池更高(3倍)的能量密度,尺寸、重量等方面降低。48V锂离子电池的充电性能更佳,能够更有效率地存储汽车制动回收能量,为汽车中所需越来越多的电子负载(如前排座椅加热、可加热式挡风玻璃、后避震器)提供更多功率,采用100V以上的锂离子充电电池模组,虽然能使HEV大幅提高燃油效率,但专用元件和耐压元件成本高。而48V锂离子充电电池模组不但能提高10~15%的效率且具有高性价比。

本文摘自:车界同仁馆






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