轿车微混合动力系统和轻度混合动力系统综述.doc

轿车微混合动力系统和轻度混合动力系统综述 1引言 节能和环保是目前车用动力系统发展的两大主题。混合动力技术是联结现有 车用内燃机节能环保技术与新能源汽车技术之间的桥梁。根据电功率占输出功率 的比例，混合动力系统的演化进程表现为：微混合一轻混合一深混合一全混合, 如图1所示。 总线蚯4OOV串联混合动力， 总线蚯4OOV 串联混合动力，100H00电功率 全混合 B 200V 42V 起动机1 发电机一体化 20/100电功率 轻混合 300V 电控汽车5/100 微混合i ：14V 传统内燃机汽车他0 混联混合动力， 50/100电功率 强混合 强混合 图1混合动力系统演化进程 “微混合力具备自动启停.怠速关机功能；“轻混合”以并联式混合动力发 动机为主体；“深混合力以混联式为特征；随着电功率的比例逐步提高，混合程 度不断增强，最终过渡到可充电式的串联式“全混合J 并联混合动力 并联混合动力 图2混合动力系统的不同构型 混合动力系统按构型可分为串联混合动力、并联混合动力和串/并联混合动 力，如图2所示。微混合动力系统和轻度混合动力系统的构型多采用并联，本报 告将进行详细介绍。 2微混合动力系统 2.1构型 微混合动力系统的典型代表是皮带轮式的启动/发电一体化电机，即BSG (Belt-Driven Integrated Starter Generator),其结构如图 3 所示。BSG 系 统在发动机曲轴前端安装一个启动/发电一体化电机，电机和曲轴通过皮带进行 传动。 图3 BSG系统示意图 BSG电机逆变器可以使用14V或者42V电压，当采用14V系统时，图3中的 DC/DC可以略去，电机电源网络与传统14V网络相同，系统改动很小。 2?2功能：能够实现发动机自动启停 自动起停：车速为0,则迅速停止发动机；制动踏板抬起，则迅速启动 发动机； 启动迅速、安静、平稳：在0?4秒内将发动机安静拖动至600rpm以上； 低温启动能力强：具有传统发动机所没有的低温快速起动的能力； 发电功率大，效率高：和传统的发电机相比，能够带动车上更多的电器 和电子负载，同时发电效率提高到约85%; 可以降低油耗：可为节油做出突出贡献，可降低油耗6%?10%,在象北京 这样的交通拥挤的丸城市油耗可以进一步降低； 优化发动机控制：为减少排放，发动机水温/催化器温度未达到设定值时, 不停止发动机。 2.3成本 BSG系统无需对传统车辆进行大范围改动，尤其是14V系统，只需将传统发 电机和启动机更换为ISG电机，技术改造简单易行，改造成本很低，产业化的可 能性大。BSG系统也可以进一步采用42V的电池。42V的电池系统比14V电池 系统的成本大，但能够进一步提高BSG的功率范围，和其它深混合或者全混合动 力系统相比，也具有足够的优势。 2.4国内外BSG系统举例 2.4.1法国的法雷奥 2.4.1 法国 的法雷奥(VALEO)的StARS微混合动力系统 法雷奥主要从五个重要领域改进车辆燃油经济性，分别是功率需求、热管理、 传动自动、混合化和发动机运转，如图4所示。其中，微混合SIARS系统 (Starter-Al terna tor Reversible Sys tern )是混合化的重要内容。 图4 图4法雷奥改进午辆燃油经济性的五个巫要领域 StARS系统的主要部件如图5所示，有可逆电机、电力电缆和电机逆变器。 该系统可以在停车后立即关闭引擎，因此，在因红灯或交通阻塞而使汽车停下时, 该技术可节约燃料、降低污染。只要一挂档或放开刹车，汽车就会快速安静地自 动重启。此项自动启停的创新技术减少了大气污染，同时燃料消耗平均降低了 12%。这种微混合系统目前用于雪铁龙C2和C3刹车和启动装置。 雷诺原型车上安装法雷奥StARS系统后，城市工况下的二氧化碳排放和燃油 消耗量各降低了 10%,混合工况下则各降低6%,如图6所示。 图7是法雷奥的混合动力技术路线，微混合动力系统是混合化的第一步。如 果StARS系统的成本和收益总和为100%,那么付出20%的成本，就可获得80%的 收益。法雷奥的StARS系统在欧洲产品类中赢得2006年汽车供应商杰出贡献奖。 可逆电机电力戦C3自动启停 可逆电机 电力戦 C3自动启停 燃油消耗(1/100 km)混合工况140132162 燃油消耗(1/100 km) 混合工况 140 132 162 自动启停样车 5.5 6.9 图5法雷奥StARS系统主要部件 CO2 排放(g/km) ■6% ? 10% 图6典型城M轿不上StARS系统对排放和油耗的改善 巴黎城市工况MVEG■ 15%燃油经济性3炉R3微混合2 巴黎城市工况 MVEG ■ 15% 燃油经济性 3炉R3微混合2 全混合 合 自动启停 图7法雷奥的混合动力技