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汽車48V 平臺(tái)BSG技術(shù)剖析
2019-07-24 23:52:47·
48V BSG系統(tǒng)簡介混合動(dòng)力汽車是具有低油耗和低污染的新一代清潔汽車，它是傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車輛與電動(dòng)車輛的有效組合。它既繼承了電動(dòng)汽車低排放的優(yōu)點(diǎn)，有發(fā)揚(yáng)了石油
48V BSG系統(tǒng)簡介
混合動(dòng)力汽車是具有低油耗和低污染的新一代清潔汽車，它是傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車輛與電動(dòng)車輛的有效組合。
它既繼承了電動(dòng)汽車低排放的優(yōu)點(diǎn)，有發(fā)揚(yáng)了石油燃料比能量和比功率高的長處，顯著改善了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的排放和燃油經(jīng)濟(jì)性。
弱混（或稱之為輕度混合）技術(shù)（Mild Hybrid）主要包括Start-Stop（啟停）、BSG(Belt-driven Starter/Generator 皮帶傳動(dòng)啟動(dòng)/發(fā)電一體化電機(jī))技術(shù)，BSG系統(tǒng)就是利用一種電機(jī)，該電機(jī)通過皮帶傳動(dòng)在極短時(shí)間內(nèi)將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由零增加至怠速以上，從而實(shí)現(xiàn)汽車的快速起停的裝置。
車用BSG系統(tǒng)的特點(diǎn)
1.降低燃油消耗和有害物排放。
裝備了BSG起動(dòng)、停止系統(tǒng)的汽車能夠在車輛停止的同時(shí)自動(dòng)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，當(dāng)駕駛員踩下離合器踏板準(zhǔn)備起步時(shí)再重新點(diǎn)火，此舉能夠降低大約8%的燃油消耗和有害物質(zhì)排放。發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)起動(dòng)所消耗的燃料大約相當(dāng)于怠速運(yùn)轉(zhuǎn)0.7s消耗的燃料。
因此，只要車輛停止時(shí)間超過1s，就可以通過該系統(tǒng)降低油耗和排放。
2.應(yīng)用成本低，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)原有結(jié)構(gòu)改動(dòng)小，易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
BSG系統(tǒng)不僅能夠最大限度地減少傳動(dòng)力汽車在短暫停車時(shí)因發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的油耗和廢氣、噪聲污染，而且具有應(yīng)用成本低、對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)原結(jié)構(gòu)改動(dòng)小、易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化等優(yōu)點(diǎn)。
因此，在未來一段時(shí)間內(nèi)搭載該系統(tǒng)的汽車很有可能會(huì)大量涌現(xiàn)。
3.該電機(jī)在電池組驅(qū)動(dòng)下，僅需要幾百毫秒時(shí)間，就可以讓處于停止?fàn)顟B(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到3000r/min，由于電機(jī)功率足夠強(qiáng)大，BSG系統(tǒng)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)重新點(diǎn)火的成功率非常高，在車輛起步時(shí)，駕乘人員通常不會(huì)感受到任何延遲。
4.普通發(fā)動(dòng)機(jī)頻繁點(diǎn)火會(huì)導(dǎo)致使用壽命大幅縮減，但通過應(yīng)用BSG系統(tǒng)，能夠有效避免這一現(xiàn)象。起停裝置使用壽命為25萬次，相當(dāng)于在10年時(shí)間里可以每天起停70次。
BSG混合動(dòng)力轎車結(jié)構(gòu)及工作情況
帶傳動(dòng)一體化起動(dòng)/發(fā)電機(jī)（BSG）轎車屬于弱混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，采用BSG技術(shù)，能夠有效降低和改善排放。此種車輛結(jié)構(gòu)較傳統(tǒng)車型改動(dòng)小，控制簡單、成本低，容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
BSG混合動(dòng)力汽車動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在發(fā)動(dòng)機(jī)前端用BSG電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)連接，取代了發(fā)動(dòng)機(jī)原有的發(fā)電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)了混合動(dòng)力系統(tǒng)一體化。該混合動(dòng)力系統(tǒng)保留了傳統(tǒng)轎車上的12V啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，以保證電池電量過低時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)能正常起動(dòng)。
BSG混合動(dòng)力汽車要在保證汽車動(dòng)力性能的前提下降低汽車燃油消耗量和排放，根據(jù)BSG混合動(dòng)力汽車的結(jié)構(gòu)和工作特性，應(yīng)取消發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況。
因此BSG汽車有4種基本工作模式：
a．起動(dòng)工況起動(dòng)時(shí)，BSG電機(jī)在短時(shí)間內(nèi)將發(fā)動(dòng)機(jī)加速至怠速轉(zhuǎn)速以上，然后汽油機(jī)才開始工作。
b．停車工況，控制系統(tǒng)自動(dòng)化切斷汽油機(jī)供油，發(fā)動(dòng)機(jī)處于關(guān)閉裝態(tài)。
c．減速工況，駕駛員踩下制動(dòng)踏板，向起動(dòng)、發(fā)電機(jī)傳送信號(hào)，使其將車輛的功能轉(zhuǎn)化為電能并儲(chǔ)存起來。
d．正常行駛工況，發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作。
BSG點(diǎn)擊一方面作為電動(dòng)機(jī)快速拖動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到怠速以上轉(zhuǎn)速，另一方面作為發(fā)電機(jī)給蓄電池充電。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速工況時(shí)間較長時(shí)，控制系統(tǒng)自動(dòng)使發(fā)動(dòng)機(jī)和BSG電機(jī)停止工作；需要起步時(shí)，BSG電機(jī)快速起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)起停；正常行駛工況下，BSG電機(jī)和常規(guī)車用發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電，給蓄電池充電。
雖然BSG電機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中不助力，但在起動(dòng)時(shí)，BSG電機(jī)快速拖動(dòng)發(fā)電機(jī)達(dá)到怠速以上轉(zhuǎn)速，使起動(dòng)時(shí)間明顯縮短，改善了汽車起動(dòng)性能。
在起步階段，BSG電機(jī)參與工作時(shí)汽車的加速度明顯高于BSG電機(jī)不參與工作時(shí)汽車的加速度；發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，BSG電機(jī)不再參與助力，汽車的加速度與BSG電機(jī)不參與工作改善了BSG混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力性能。
BSG技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用
由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度相對(duì)不高（BSG技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)只是增加了一個(gè)BSG控制器，另外蓄電池比傳統(tǒng)的要強(qiáng)大一些），成本僅增加5％左右，便可以實(shí)現(xiàn)約10％的節(jié)能效果，這使得BSG技術(shù)正逐漸成為一種趨勢。
目前國際上Delphi、Valeo、瑪瑞利和Bosch等主要零部件供應(yīng)商都在進(jìn)行這種技術(shù)的開發(fā)。
在我國，早在2009年，奇瑞A5 BSG混合動(dòng)力車即上市，售價(jià)7-8w，東風(fēng)風(fēng)神S30等車型陸續(xù)上市。
別克君越EcoHybrid
BSG電機(jī)布置發(fā)動(dòng)機(jī)前端輪系處，36V鎳氫電池包布置在后備箱。此系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)怠速停機(jī)、制動(dòng)能量回收和扭矩輔助功能。百公里油耗原車的9.8L提高到目前的8.3L。
雪鐵龍C2、C3
配備1.4升90馬力的發(fā)電機(jī)，電控變速箱和BSG電機(jī)。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)和停止，并且0.4s即可使靜止?fàn)顟B(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。配備該BSG系統(tǒng)的C2、C3在城市內(nèi)運(yùn)行可節(jié)油10%以上。
奇瑞A5
奇瑞A5BSG是一款并聯(lián)式混合動(dòng)力轎車，與傳統(tǒng)轎車相比，該車在城市路況可節(jié)省燃油10%~15%，減少二氧化碳排放量約12%，成本增加了25%~30%。
奇瑞A5的BSG混合動(dòng)力系統(tǒng)原理示意圖如下：
該混合動(dòng)力系統(tǒng)主要是由BSG控制電腦（HCU）、BSG電機(jī)、BSG蓄電池以及離合器位置開關(guān)、空擋位置開關(guān)、剎車真空度傳感器、電流流量傳感器。蓄電池溫度傳感器等元件組成。下面我們就具體說下這些元件的工作原理。
HCU通過接收各傳感器信號(hào)判定整車的行駛工況，當(dāng)汽車處于正常行駛時(shí)，BSG電機(jī)作為發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電；
判定汽車處于怠速運(yùn)轉(zhuǎn)工況時(shí)，HCU會(huì)依據(jù)停機(jī)的條件實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的怠速工況，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)油減排的目的；
當(dāng)駕駛員試圖行車時(shí)，HCU會(huì)依據(jù)判定條件自動(dòng)發(fā)出啟動(dòng)的指令來啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，該啟動(dòng)時(shí)間比傳統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間段，因此稱為快速啟動(dòng)，從而降低啟動(dòng)時(shí)的排放污染。
48V動(dòng)力傳動(dòng)技術(shù)
由于車載電子系統(tǒng)不斷豐富，電器負(fù)載增多，相應(yīng)的功率需求增大，傳統(tǒng)采用鉛酸電池的12V系統(tǒng)不支持100A以上的電流值，車內(nèi)低壓電源勢必轉(zhuǎn)換。
采用48V，可縮小線纜直徑和多種設(shè)備的尺寸，還能降低供電損失。
獲得業(yè)界許多汽車電子供應(yīng)商支持的48V技術(shù)，其配置是要求傳統(tǒng)12V網(wǎng)路必須采用大部份汽車中使用的鉛酸電池。
然而，它還額外增加了一層：48V鋰離子電池以及一個(gè)獨(dú)立的48V網(wǎng)路。
12V網(wǎng)路處理傳統(tǒng)負(fù)載，如照明、點(diǎn)火、娛樂、音響系統(tǒng)與電子模組等。而48V系統(tǒng)則支持主動(dòng)式底盤系統(tǒng)、空調(diào)壓縮機(jī)，以及再生制動(dòng)系統(tǒng)等。
結(jié)合了雙重電壓設(shè)置以及‘啟動(dòng)-停車’（start-stop）技術(shù)的優(yōu)勢，可提供更多的能量，同時(shí)提高燃油效率，甚至可高達(dá)15%。
48V規(guī)格的關(guān)鍵之一在于鋰離子電池技術(shù)，鋰離子電池技術(shù)可提供較鉛酸化學(xué)電池更高（3倍）的能量密度，尺寸、重量等方面降低。
48V鋰離子電池的充電性能更佳，能夠更有效率地存儲(chǔ)汽車制動(dòng)回收能量，為汽車中所需越來越多的電子負(fù)載（如前排座椅加熱、可加熱式擋風(fēng)玻璃、后避震器）提供更多功率，采用100V以上的鋰離子充電電池模組，雖然能使HEV大幅提高燃油效率，但專用元件和耐壓元件成本高。
而48V鋰離子充電電池模組不但能提高10～15%的效率且具有高性價(jià)比。
法雷奧集團(tuán)48V動(dòng)力傳動(dòng)技術(shù)
法雷奧集團(tuán)是是歐洲第二大汽車零配件廠商，為世界知名汽車廠提供配套，在汽車動(dòng)力總成、節(jié)能減排和電子新能源等方面有獨(dú)特的經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)優(yōu)勢。
法雷奧與2012年北京車展推出汽車創(chuàng)新技術(shù)——Hybrid4all技術(shù)，基于由皮帶傳動(dòng)的電機(jī)（BSG）和低壓電氣架構(gòu)（48伏）。
這套系統(tǒng)結(jié)合了起停、剎車能量回收以及輔助扭矩功能，可節(jié)省油耗達(dá)15%以上，且系統(tǒng)成本較低，適用于各類車輛。
在微混方面，法雷奧主打兩款產(chǎn)品——i-BSG、BSG。
大陸集團(tuán)48V動(dòng)力傳動(dòng)技術(shù)
大陸汽車電子是大陸集團(tuán)的一個(gè)項(xiàng)目，大陸集團(tuán)是德國運(yùn)輸行業(yè)制造商。全球領(lǐng)先的汽車零部件供應(yīng)商之一。
其生產(chǎn)銷售的汽車安全電子、制動(dòng)鉗、車載智能通信系統(tǒng)、汽車儀器儀表和供油系統(tǒng)在全球銷量獨(dú)占鰲頭。電子制動(dòng)系統(tǒng)和制動(dòng)助力器全球銷量第二。
車型介紹 -標(biāo)志3008混合動(dòng)力版HYBRID4
車型介紹 -三菱AR混合動(dòng)力概念車
車型介紹 -起亞48V微混技術(shù)
微混系統(tǒng)中采用了48伏鉛炭電池以及一臺(tái)小型電機(jī)。該系統(tǒng)將在不久后搭載于起亞的汽油、柴油車型中。
系統(tǒng)中采用鉛炭電池而不是鋰電池的原因在于，前者不需要對(duì)其進(jìn)行主動(dòng)冷卻，而且在產(chǎn)品生命周期結(jié)束時(shí)更容易回收。
最重要的一點(diǎn)是，鉛炭電池在0℃以下時(shí)的工作效率要優(yōu)于鋰電池。系統(tǒng)中鉛炭電池的另一項(xiàng)作用是為車內(nèi)的電子機(jī)械增壓器提供能量，提升車輛在低速狀態(tài)時(shí)的扭矩。
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