B-ISG(Belt-driven Integrated Started Generator)技术承受皮带驱动起动/发电机一体化,对现有汽车动力总成构造改动尽量小,改善汽车燃油经济性、排放等各方面的指标。这是
ISG(Integrated Started Generator)轻度混合动力汽车的全进展。
在诸多能源汽车解决方案中,成功实现了产业化的只有混合动力汽车,发动机和电机驱动相结合已经成为混合动力车的主流。混合动力汽车可分为轻度混合型、中度混合型和重度混合型三类,在三类混合动力车型之中,尽管轻度混合动力汽车在降低油耗和改善排放方面的力气有限,但由于其对现有内燃机汽车的改造本钱最低,效果明显,适合推向市场。皮带驱动的起动/发电机一体化B-ISG(Belt-driven Integrated Started Generator)是在ISG(Integrated Started Generator)轻度混合动力汽车技术的根底上用皮带驱动技术,拥有其独特的工作特性与优点。
构造简介
ISG 技术是基于起动机/发电机一体化的轻度混合动力汽车。它将盘式一体化起动机/发
电机直接安装在内燃机曲轴输出端(ISG 转子与曲轴联结),取代了飞轮以及原有的起动机和
发电机,作为汽车的关心动力源。如图1 左所示。本田(Honda)混合动力汽车Insight 车即使用了ISG 系统。
在发动机前端用一个皮带传动的机构,将沟通发电机和发动机联结起来,并把起动机(starter)同样连接在沟通发电机的机构中,节约了内部空间。同时,皮带具有质量轻的特点,与齿轮传动比较,大大降低了整个动力总成构造的质量。这样的构造布置相比ISG 系统,
发动机和其他的动力总成构造没有转变,可以沿用传统车辆的飞轮、离合器和变速器等机构,可以在现有传统的动力总成构造上进展很小的改动获得,大大减小了机构的简洁程度。
工作过程
B-ISG 轻度混合动力汽车在不同行驶工况下的工作状况:
减速工况:驾驶员的脚离开加速踏板,踩下制动踏板,制动能量回收马上开头工作,向起动/发电机传送了一个信号,使其将车辆的动能转化成电能并存储起来,驾驶员将档位挂
至空档,车辆不再向发动机供油,关闭发动机,车辆渐渐停顿。
停车工况:把握系统自动切断内燃机供油,发动机处于关闭状态(车内其他附属设备,如
空调系统等可由蓄电池供电)。
起开工况:重起动车辆,驾驶员挂一档,B-ISG 系统马上由起动/发电机带动皮带拖动发动机,使发动机到达怠速转速,发动机供油开头,脚踩加速踏板(从怠速到起动的过程中,会有约250ms 的延迟,给驾驶者的感觉是发动机并没有关闭过)。
正常行驶工况:发动机正常工作,驱动汽车。
B-ISG 由动力电子设备把握,42V 蓄电池一方面为电子设备把握系统供给电力,另一方面,通过DC/DC 转换器,变换成12V,为车辆其他电子系统供给电力。
系统特点
B-ISG 系统兼有ISG 系统的很多优点,如支持42V 电源系统,满足目前正在日益提高的汽车电器负荷,车辆上的关心设备都可以改成直接用电来把握,提高设备效率。可以实现发动机自动起停、电动助力、高效大功率电能输出和制动能量回收等功能,既可改善整车的燃油效率和排放性能,又可提高整车的动力性。与ISG 相比B-ISG 又有其自身的特点:
(1)I SG 系统技术需要在现有内燃机汽车的动力总成上进展很大的改动,这为以后的修理保养带来了极大的不便,大大提高了使用ISG 技术的混合动力汽车的本钱。B-ISG 系统构造较之ISG 构造更加简洁,
特别是对原有发动机的动力总成的改装相比照较简洁,对于汽车厂商来说更加适合推向市场,适合大规模的生产。
(2)B-ISG 承受皮带驱动作为中间挠性件来传递动力, 相对于承受齿轮传动装置,皮带驱
动平稳、无噪声,而且构造简洁,便利修理。皮带具有轻质,易拆卸更换、相对造价较低的特点。但是皮带驱动需要增加确定的附件,如张紧装置。同时,皮带的滑动以及其迟滞效应,会消灭功率损失,皮带的发热、磨损损坏等问题,皮带的寿命也是一个比较重要的因素。
(3)B-ISG 系统能够改善燃油的经济性。其最主要的就是它改善了汽车在起步时候的工作状况,取消了怠速工况,可以使燃料消耗量在城市工况下下降15%~25%,降低CO2 的排放。但B-ISG 汽车在加速时,电机并不助力,所以对燃油经济性的改善力气有限,只适合在城市工况下使用。
(4)在起动力气方面,传统的起动机在冷起动时的表现要优于B-ISG 系统,而B-ISG 系
统则更适合在已经起动的发动机的起动。
实际运用
由法雷奥(Valeo)公司、英国交通部、福特汽车,里卡多(Ricardo)联合和盖茨(Gates)公司共
同合作研发的HyTrans 是欧洲第一辆承受B-ISG 的柴油轻度混合动力城市运货车。HyTrans
是以福特Transit T280 柴油车为根本车型,装配有由法雷奥供给4KW 42V 皮带驱动的起动/
发电机,即B-ISG 系统[法雷奥公司称之为StARS(belt-driven combined starter/alternator)系统];通过盖茨公司的前端关心驱动FEAD(Front End Ancillary Drive)系统
连接发动机。其它附属设备还包括:1.5KW 起动/发电机,14/42V 电源系统的DC/DC 转换器,36V 的铅酸蓄电池和法雷奥蓄电池治理系统(BMS)等。
皮带驱动有其自身的特点,相应需要增加一些附件,盖茨公司的前端关心驱动
FEAD(Front End Ancillary Drive)系统为HyTrans 的B-ISG 系统的高效运行供给了可能,FEAD 系统是在盖茨公司的电控机械驱动Electro-Mechanical Drive(EMD)技术上改进而得,
其中包括:张紧轮、能承受高载荷的Micro-V 皮带和一个高性能的曲轴消声装置。张紧轮
的设计能抵抗猛烈的振动,为整个驱动系统供给稳定的阻尼,在汽车起动和发电模式时供给最
汽车动力改装正确的皮带张力。Micro-V 皮带技术是由合成材料组成,能够在更大的温度范围内供给更
高的负载力气和更长的使用寿命。这种可以承受高扭矩的皮带经过了50 多万次的起动和24
万多公里测试。曲轴消声器解决了噪声、振动和刺耳的声音等问题。
由于HyTrans 是一辆城市内的小型货运车,依据其行驶的特点,其燃油经济性与原车型进
展比较,如上表所示。
从表中我们可以觉察,在挨家挨户(Door-to-Door)的城市送货模式中,HyTrans 的燃油消耗量有着很大的改善。这说明B-ISG 系统特别适用于起动/停顿频繁的城市工况。21.3%的燃油经济性的改善,不仅大大削减了油耗,同时,汽车排放也得到了显著的改善。在其他两种循环模式,特别是在欧洲行驶循环(NEDC)下,其对提高燃油经济性帮助较小。
除了福特的HyTrans 之外,奇瑞集团成立的国家节能环保汽车工程技术争论中心,自主开
发了奇瑞BSG 混合动力汽车,也承受了类似B-ISG 的模式:发动机与起动/发电机之间实行皮带传动方式进展动力传输,以发动机为整车的驱动动力源,起动/发电机系统用于实现发动
机的快速起动,在正常行驶工况下,BSG 和常规汽车发电机一样由发动机驱动起动/发电机发电,给蓄电池充电,当车辆停下时,发动机运转停顿,消退怠速状态,再起动时,BSG起动/发电机快速起动发动机。奇瑞BSG动力系统由1.6L汽油发动机,5速手动变速器,2kW 起
动/发电机和12V 的铅酸蓄电池组成。在城郊综合工况下油耗为6.3L/100km,排放到达欧Ⅳ标准。
通用汽车公司也推出了以皮带传动起动/发电机的轻度混合动力汽车,并称之为Belt Alternator Starter(BAS)。通用汽车公司的BAS 系统包括以下几个组件:起动/发电机单元,
的发动机附件(两个张紧轮和皮带,用以承受发电机和起动机的扭矩),一个发动机把握模块,42V 的镍氢(NiMH)蓄电池(能够释放承受大于10kW 的峰值功率)等。通用汽车也会分别在今
年和2023 年将此系统应用于土星(Saturn)VUE 及雪佛兰Malibu 车型上,拭目以待。
与ISG 混合动力车一样,B-ISG 混合动力汽车同样属于轻度混合动力汽车,但B-ISG
系统构造简洁,本钱低,适用于对价格较为敏感的经济车型,特别适合城市某些特地用途的车辆。对特定行驶工况的燃油消耗量的削减有着突出的作用。
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