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48V 平台BSG技术深度剖析

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发布:liuxianglong 来源: 一览众车
PostTime:1-2-2019 10:21
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。

以下为文章全文:(本站微信公共账号:cartech8)


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48V BSG系统简介

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,有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。

车用BSG系统的特点

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。

BSG混合动力轿车结构及工作情况

带传动一体化起动/发电机(BSG)轿车属于弱混合动力电动汽车,采用BSG技术,能够有效降低和改善排放。此种车辆结构较传统车型改动小,控制简单、成本低,容易实现产业化。

BSG混合动力汽车动力系统结构,在发动机前端用BSG电机与发动机连接,取代了发动机原有的发电机,从而实现了混合动力系统一体化。该混合动力系统保留了传统轿车上的12V启动电动机,以保证电池电量过低时发动机能正常起动。

BSG混合动力汽车要在保证汽车动力性能的前提下降低汽车燃油消耗量和排放,根据BSG混合动力汽车的结构和工作特性,应取消发动机怠速工况。

因此BSG汽车有4种基本工作模式:

a.起动工况起动时,BSG电机在短时间内将发动机加速至怠速转速以上,然后汽油机才开始工作。

b.停车工况,控制系统自动化切断汽油机供油,发动机处于关闭装态。

c.减速工况,驾驶员踩下制动踏板,向起动、发电机传送信号,使其将车辆的功能转化为电能并储存起来。

d.正常行驶工况,发动机正常工作。

BSG点击一方面作为电动机快速拖动发动机达到怠速以上转速,另一方面作为发电机给蓄电池充电。

当发动机处于怠速工况时间较长时,控制系统自动使发动机和BSG电机停止工作;需要起步时,BSG电机快速起动发动机,实现发动机自动起停;正常行驶工况下,BSG电机和常规车用发动机一样,由发动机驱动发电,给蓄电池充电。

虽然BSG电机在发动机运转过程中不助力,但在起动时,BSG电机快速拖动发电机达到怠速以上转速,使起动时间明显缩短,改善了汽车起动性能。

在起步阶段,BSG电机参与工作时汽车的加速度明显高于BSG电机不参与工作时汽车的加速度;发动机正常运转后,BSG电机不再参与助力,汽车的加速度与BSG电机不参与工作改善了BSG混合动力汽车的动力性能。

BSG技术发展与应用

由于结构复杂程度相对不高(BSG技术相对于传统发动机技术只是增加了一个BSG控制器,另外蓄电池比传统的要强大一些),成本仅增加5%左右,便可以实现约10%的节能效果,这使得BSG技术正逐渐成为一种趋势。

目前国际上Delphi、Valeo、玛瑞利和Bosch等主要零部件供应商都在进行这种技术的开发。

在我国,早在2009年,奇瑞A5 BSG混合动力车即上市,售价7-8w,东风风神S30等车型陆续上市。

别克君越EcoHybrid

BSG电机布置发动机前端轮系处,36V镍氢电池包布置在后备箱。此系统可实现怠速停机、制动能量回收和扭矩辅助功能。百公里油耗原车的9.8L提高到目前的8.3L。

雪铁龙C2、C3

配备1.4升90马力的发电机,电控变速箱和BSG电机。该系统可实现发动机起动和停止,并且0.4s即可使静止状态的发动机起动。配备该BSG系统的C2、C3在城市内运行可节油10%以上。

奇瑞A5

奇瑞A5BSG是一款并联式混合动力轿车,与传统轿车相比,该车在城市路况可节省燃油10%~15%,减少二氧化碳排放量约12%,成本增加了25%~30%。

奇瑞A5的BSG混合动力系统原理示意图如下:

该混合动力系统主要是由BSG控制电脑(HCU)、BSG电机、BSG蓄电池以及离合器位置开关、空挡位置开关、刹车真空度传感器、电流流量传感器。蓄电池温度传感器等元件组成。下面我们就具体说下这些元件的工作原理。

HCU通过接收各传感器信号判定整车的行驶工况,当汽车处于正常行驶时,BSG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。

48V动力传动技术

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。

法雷奥集团48V动力传动技术

法雷奥集团是是欧洲第二大汽车零配件厂商,为世界知名汽车厂提供配套,在汽车动力总成、节能减排和电子新能源等方面有独特的经验与技术优势。

法雷奥与2012年北京车展推出汽车创新技术——Hybrid4all技术,基于由皮带传动的电机(BSG)和低压电气架构(48伏)。

这套系统结合了起停、刹车能量回收以及辅助扭矩功能,可节省油耗达15%以上,且系统成本较低,适用于各类车辆。

在微混方面,法雷奥主打两款产品——i-BSG、BSG。

大陆集团48V动力传动技术

大陆汽车电子是大陆集团的一个项目,大陆集团是德国运输行业制造商。全球领先的汽车零部件供应商之一。

其生产销售的汽车安全电子、制动钳、车载智能通信系统、汽车仪器仪表和供油系统在全球销量独占鳌头。电子制动系统和制动助力器全球销量第二。

车型介绍 -标志3008混合动力版HYBRID4

车型介绍 -三菱AR混合动力概念车

车型介绍 -起亚48V微混技术

微混系统中采用了48伏铅炭电池以及一台小型电机。该系统将在不久后搭载于起亚的汽油、柴油车型中。

系统中采用铅炭电池而不是锂电池的原因在于,前者不需要对其进行主动冷却,而且在产品生命周期结束时更容易回收。

最重要的一点是,铅炭电池在0℃以下时的工作效率要优于锂电池。系统中铅炭电池的另一项作用是为车内的电子机械增压器提供能量,提升车辆在低速状态时的扭矩。

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