增强型起动机起停系统与48V BSG技术分析
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bsg电机工作原理
BSG电机工作原理是指基于稳态建立的功率电流方向控制的
一种直流无刷电动机驱动方式。
其结构主要由定子、转子和控制器组成。
定子部分包括定子铁心和绕组。
定子铁心由许多定子齿组成,每个齿上有一组相邻的绕组。
绕组是由若干匝的线圈构成,线圈的端点与控制器相连。
转子部分由永磁体构成,永磁体上的磁场是稳定的。
当电流通过定子绕组时,定子绕组产生的磁场与转子磁场相互作用,从而产生电磁力。
电磁力使转子转动,进而驱动负载工作。
控制器是BSG电机的核心部件,它通过不同的控制策略来控
制电流的方向和大小。
控制器通过检测转子位置和速度来决定电流的方向和大小,进而实现对电机的控制。
控制器一般采用现代电子技术,通过电子开关控制电流的流向和大小。
BSG电机的工作原理是基于稳态建立的功率电流方向控制,
通过控制器的控制,使电流按照需要的方向和大小通过定子绕组,进而产生电磁力,驱动转子转动,从而实现对负载的驱动。
BSG电机具有响应快、转矩平稳的特点,适用于很多高性能
的驱动应用。
Start-Stop启停、BSG、ISG技术介绍弱混(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)技术和ISG(Intergrated Starter/Generator 集成启动/发电一体化电机)技术,其系统结构如图所示。
Start- Stop 微混技术对于传统汽车的发动机前端轮系不进行改动,只是更改原有车辆的启动机,提高启动机的启停次数并提高其功率,保证车辆能够快速启动及在理想的使用工况下的寿命。
BSG 混合动力系统在发动机前端用皮带传递机构将一体化启动/ 发电机与发动机相连接,取代了发动机原有的发电机,从而实现了混合动力系统的一体化。
该混合动力系统一般保留了传统轿车上的启动电机,以保证环境温度过低时发动机能正常启动。
在实际应用中,也可以考虑在皮带驱动装置中内置一套行星齿轮来支持发动机冷启动。
BSG 混合动力系统能实现怠速停机(发动机)、车辆启动时快速拖动发动机到怠速转速、制动回收能量的作用。
由于没有配备耦合装置,故无法为车辆加速提供辅助功率。
ISG 混合动力系统将一体化启动/ 发电机与发动机的转子与发动机曲轴的输出端连接在一起,同时取消了原有的飞轮。
根据实际情况,ISG 混合动力系统可在发动机与变速箱之间配备1-2 个离合器。
这种连接方式相比BSG 混合动力系统而言,更为灵活,其功能也在BSG 混合动力系统的基础上有所增加。
根据其具体的结构和布置方式,ISG 又可分为三种,电机布置在发动机后离合器前的单离合器结构方式,这种结构中的电机主要起助力、发电和启动发动机用,电机一般不能单驱动车辆运行;电机布置在离合器后变速箱前的单离合。
干货48V BSG技术方案详解!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。
节能技术产品线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。
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。
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。
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系统架构48V BSG系统工作原理48V BSG系统工作原理-启停48V BSG系统-制动能回收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;BSG电机功率的提升有助于提升制动能量回收效率;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。
DOI:10.19466/ki.1674-1986.2020.09.008某款48V BSG附件系统设计及优化陈强,丘胜强,罗海鹏,吴广权,高博(广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东广州511434)摘要:以态参试结果作为衡量指标评价附件系统。
静态参数以附件轮包带段作为衡量参数,测试结果以张紧臂摆幅作为衡量指标。
根据测试结果,匹减震皮带轮方案臂摆动过大,带轮脱离皮带,系统产。
为了解决问题,提出了曲轴皮带轮隔离皮带轮代替减震皮带轮方案。
结果表明:隔离皮带轮对摆幅优化效果很明显,问题得到改善。
关键词:BSG;摆动;隔离皮带轮中图分类号:U463.9Design and Optimization of a48V BSG FEAD SystemCHEN Qiang,QIU Shengqiang,LUO Haipeng,WU Guangquan,GAO Bo(GAC Automotive Research&Development Center,Guangzhou Guangdong511434,China) Abstract:The static parameters and test results were used to evaluate the feasibility of the front end accessory drive(FEAD)system. The static parameters were measured by the Pulley wrap and the belt length,and the test results were measured by the Tensioner arm vibration. According te the results,the viVration of the arms io too laree in the TVD system,so that the pulley io easy te break off the belt,and produce abnormat noise.To solve the problem,a scheme of using isolation pulley instead of TVD was put foraard.The test result shows that the effect of isolation pulley on tensioner arm vibrations is obvious and the problem of abnormal noise is solved.Keywords:BSG;Arm vibration;Isolation pulleyo引言面对越来越严峻的能源和环保压力,以及越来越严苛的汽车油耗排放,越来越多的主机各种整油技术,48V系统便是其中一应用广的技术。
1 引言面对日益严峻的环境问题和能源问题,混合动力技术是实现未来汽车节能减排的有效途径,在国家政策的大力支持和引导下,各大车厂纷纷推出各自的混合动力车型。
强混合动力汽车可以达到25%的节油效果,但开发周期长、成本高,如何实现经济性和节油率两者之间的平衡是其能够快速、大范围推广的关键。
48VBSG系统弱混合动力汽车具有改动小,成本低,易于实现的优点,节油效果在10%-15%之间,是传统汽车向新能源汽车过渡的优选方案,具有较高的经济效益和应用前景。
目前,对48VBSG混合动力系统控制策略的研究主要集中在起停控制,对其他工作模式控制策略的研究仍不全面。
本研究将市面上一台主流汽车的传统动力系统改装成48VBSG混合动力系统(48V系统),对混合动力系统的工作模式和控制策略进行了研究,并在动力总成台架上验证了经济性和动力性优化效果。
2 系统结构与工作模式2.1 系统结构与参数48VBSG混合动力系统的结构如图1所示。
BSG电机为起动发电一体机,固定在发动机曲轴前端,通过皮带与发动作者简介:王建勋(1987-),男,工程师,本科,就职于哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司技术中心,研究方向新能源汽车策略开发及试验测试。
机轮系连接,取代了传统动力系统中的发电机。
同时配置电机控制器和48V电池,DC/DC及相关电压网络,48V电池除给电机供电外,还可通过DC/DC转换后供车载附件用电。
系统中保留了传统起动机,因此发动机起动存在两种方式,首选BSG电机起动发动机,当不满足BSG起动发动机的触发条件,如环境温度过低、电池能力不足或BSG电机故障等情况下,则采用传统起动机完成发动机的起动,增加系统的可靠性。
图1 系统结构简图BSG电机和48V电池的主要参数分别如表1、表2所示:表1 BSG电机主要参数表2 48V电池主要参数2.2 系统工作模式48V系统在传统动力系统的基础上新增的工作模式有:(1)智能起停,(2)电机助力,(3)制动能量回收。
STYLE048PAGE 48V到底是个什么鬼?油耗政策越来越严苛,到2020年,国内新车平均油耗要控制在5升/百公里以内。
对于车企而言,节能减排,压力山大。
虽然电动车自带的“零排放”光环,但贸然转换产品轨道对多数车厂来说风险太高,如果要在燃油车框架下“做文章”,混动是一个不错的选择,于是乎48V电气系统最近开始崭露头角。
049PAGE 现在每辆汽车上都有的蓄电池这个东西,在汽车刚发明时期其实并不存在,整车也没有电气系统,除了基本的传动装置以外再没有别的东西,可谓是异常简陋。
直到1918年汽车首次引入了蓄电池,随着起动机的诞生才获得了广泛应用,当时蓄电池的电压是6V ,并且正极接地。
由于内燃机排量的增加以及高压缩比内燃机的出现,6V蓄电池已经不能满足功率需求,1950年电压等级开始向12V进化,一直到现在,12V电气系统已经统治了60多年。
到了1988年,SAE(Society of Automotive Engineers)提议把标准电压提高至42V 。
由于当时的技术水平,以及电气零部件替换的高昂费用,汽车企业并没有积极推进实施,即使随着电气设备的增加,电池已经不能满足车身设备的功率需求的情况下,汽车企业采取了切断大功率负载的方法来降低电池的负荷。
42V并没有得到推广,至今汽车上12V电气系统依然是主流。
其实你对比下现在和10年前的汽车,会发现一个现象—现在车里的用电设备是10年前的几倍。
10年前一些低配入门车型,整车上就只有一个收音机和两个喇叭,而如今能“丐”到如此程度的车型几乎已经消失了。
伴随着这个现象出现的,是我们车载蓄电池的更换频率。
10年前的汽车,除非有不当操作,比如忘记关灯之类的,否则蓄电池寿命几乎跟你用车的时间一样长。
而如今的汽车,蓄电池两年一换也算不上什么新闻了,究其原因,就是车载电器越来越多,蓄电池的负载越来越大,维持电量平衡越来越难,寿命自然就越来越短了。
汽车上的车用电子设备,基本上是由车载的12V蓄电池组提供电力的,它本质上是将发动机的一部分动力通过发电后蓄能,然后再用这部分的能量来运作。
48V轻混技术解析:ISG和BSG,到底有什么不同?关于48V轻混技术的发展历史,网上有一大堆介绍,概括成一句话就是,原来的12V汽车蓄电池,功率达不到要求,主机厂为了实现轻混,又加入了一套48V电源系统原来的12V系统主要负责车机系统和照明系统,48V系统用来带动空调压缩比,实现能量回收,并且还可以辅助发动机工作,实现节能减排随着技术的进步,原来的12V+48V的双电压系统,又开始进化出了48V单电压系统,今天我们主要介绍一下48V系统的2种主流布局方式48V轻混系统主要是由电机、动力电池组(锂电池为主)、电压控制器(DC-DC转换器)三大核心部件组成。
其中比较关键的就是电机类型,一般分为BSG电机和ISG电机BSG电机BSG电机属于皮带驱动式电机,通过皮带与发动机连接普通的汽车发动机前端都会有一个逆变器,与发动机曲轴通过皮带柔性连接,在发动机运转时,会有少量的能量传递给逆变器进行发电。
BSG电机就是取代了之前逆变器的位置,在混动架构中,BSG电机也被称为P0电机在发动机工作时,BSG电机不会参与工作,只是作为发电机给电池持续充电。
当车辆停止再次起步时,BSG电机会介入工作利用皮带传动,把发动机的转速直接带到更高效的区间,快速启动发动机,并为发动机提供辅助动力由于BSG电机是通过串联的方式将动力传递给车轮,所以电机并不能单独驱动汽车,无法实现纯电行驶,一般只能用于12V-25V的微混和48V轻混系统,匹配的发动机排量也比较小,比如别克的1.5T、以前的奔驰C级ISG电机另外一种方式就是采用ISG电机,也被称为P1电机。
它的位置是放在了发动机曲轴端,介于发动机和变速箱之间,发动机的曲轴变成了电机的转子相比于BSG的皮带传动,不仅减轻了发动机的负担,还大大提升了工作效率,在车辆加速时,电机可以参与助力,在减速时,可以能量回收也可以理解为从BSG的串联模式,变成了多种组合的并联模式48V轻混不再高级不管是BSG还是ISG,都只能实现弱混,电机主要是用来回收发动机的能量,再提供额外的辅助动力,并不能单独驱动汽车,所以降低油耗的效果并不明显目前很多插混、油电混动的车型,都会把P0或者P1电机作为混动系统中的一个部分,比如本田、丰田的油电混动是P1+P3;比亚迪的DM3.0有P0+P3、P0+P4、P0+P3+P4三种组合单纯的依靠BSG或者是ISG的48V轻混,虽然也能提高燃油经济性,但是终归还是轻混、弱混随着各类混动技术的不断发展,48V轻混技术的优势已经越来越少,已经不能算是非常优秀的技术了。
48V轻混的BSG和ISG有什么区别?为什么只有欧美车企喜欢用?48v轻混电机混动技术欧美车型的最爱2011年奥迪、宝马、奔驰、保时捷和大众,这5大汽车品牌,联合发布了48V轻混系统,并制定了相关的技术标准LV148。
打开腾讯新闻,查看更多图片 >之所以是欧洲的汽车品牌,带头发起这项技术,主要是因为对日系车的混动技术,实在没有办法,就搞出来这个48V轻混系统来进行技术对抗。
所以可以看到欧洲的大陆、博世这些供应商巨头,对于48V系统的研发和推广非常积极。
这也导致很多德系、美系的汽车,都搭载了48V轻混系统。
48V轻混技术48V轻混技术的核心,就是原来12V电源系统的基础上,另外增加一套48V的电源系统。
12V系统主要负责照明、多媒体系统这些常规功能。
而48V系统主要用来支持空调压缩机、能量回收等功能。
还可以通过皮带或者是特有的变速箱,来辅助发动机工作。
目前的48V轻混系统,主要有两种布局。
BSG电机一种是采用BSG电机,这种电机是通过皮带与发动机连接,一般位于发动机的前端,比如说奔驰的1.5T和别克英朗的48V轻混系统。
在正常行驶工况中,电机不会参与工作,当车辆停下再启动的时候,电机才会介入工作,利用皮带传动,快速启动发动机,并为发动机提供辅助动力。
这套系统最大的优点就是结构简单、不需要对动力系统做太大的改动,成本更低,但是节油的效果也不高。
ISG电机另外一种布局是ISG电机,这种电机的转子,直接和发动机曲轴相连,一般位于发动机的后端。
比如奔驰3.0T的48V轻混系统。
可以让发动机和电机的扭矩进行叠加,并且根据不同的行驶工况,进行动力输出的不同组合。
在加速时,电机参与助力,弥补发动机低速的扭矩不足,在减速时,实现能量回收。
这套系统最大的好处就是从低度混合升级到了中度混合,车辆的燃油经济性会更好,相应的成本也会更高一些。
有些厂家觉得消费者分不清楚,经常会偷换概念,比如说沃尔沃的48V轻混系统明明是BSG的P0结构,却起了一个BISG的名字,让人看了摸不着头脑。
【干货】浅析48V汽车系统迫于越来越重的环境压力,新能源汽车在国家政策的大力支持下迅速进入消费者视野,而随着补贴的逐年退坡,“双积分”政策的加速推广,2020年平均油耗限值5升/百公里的硬指标,节能减排成为每个车企悬在头上的利剑。
此时一个非常热门的词汇——48V系统火了小编的朋友圈,都快到了不提48V都不算圈内人的地步,究竟什么是48V呢?48V系统概念48V系统是指系统电压为48V,用能量小于一度电的功率型锂离子电池替代传统的铅酸电池,用BSG电机替代传统的启动电机和发电机,除了自动启停功能之外,还能够在必要的时候,为车辆提供辅助动力。
一般来说,48V系统由三大件组成:电机、锂离子电池组以及DC-DC转换器。
48V系统一般与内燃机并联。
相较于高压混合动力系统,48V微混系统能够以三分之一的成本提供了全混合动力的三分之二的好处,让燃油经济性提高了15%至20%。
48V还可以用于驱动电动增压器(e-ger)。
电动增压器取代传统的等待废气让涡轮达到最高速度,会让加速过程更加迅速,同时滞后感也会并不那么显著。
48V系统起源1918年汽车首次引入了蓄电池,随着起动机的诞生,1920年蓄电池获得了广泛应用,当时蓄电池的电压等级是6V,并且正极接地。
由于内燃机排量的增加以及高压缩比内燃机的出现,6V蓄电池已经不能满足功率需求,1950年电压等级开始向12V进化,一直到现在,12V电压系统已经统治了60多年。
1988年,SAE(Society of Automotive Engineers)提议把标准电压提高至42V。
由于当时的技术水平,以及电气零部件替换的高昂费用,汽车企业并没有积极推进实施,最终夭折,至今汽车依然是12V系统。
而目前面对5升/百公里的油耗限值12V怠速启停等技术的节油潜力已经达到瓶颈了,怠速启停和制动回收都是有效的节能技术手段,但是在12V系统中,由于电压较低,得不到很好的发挥,增加技术成本的同时节能效果有限。
2020/10·汽车维修与保养53xpert corpus2020年4月30日,2021款别克英朗车在前款车型Ecotec 双喷射(非传统意义的缸内喷射+进气歧管喷射,而是指每个汽缸采用两个喷油器的进气歧管协同喷射方式,这是增压发动机全球首次采用的上述双喷射方式)涡轮增压三缸1.3T发动机、6速手自一体变速器的动力总成基础上,增加了一套48V轻混合动力系统,这是别克车型首次采用该技术。
对该款车的发动机、变速器及48V轻混系统等动力总成主要零部件,厂家提供8年或160 000km的超长质保。
本文将以别克英朗车型为例,对其安装的48V轻混系统进行详细介绍。
一、48V轻混系统组成2021款别克英朗车安装的48V轻混系统除发动机、自动变速器外,还包括皮带驱动启动机/发电机BSG(Belt-Driven Starter Generator)电机及电机控制器、48V动力电池组及电池管理系统BMS(Battery Management System)、14V辅助电源模块APM(Auxiliary Power Module)、混合动力系统控制单元HCU(集成在发动机控制模块ECM内)等组成(图1)。
图1 别克英朗车48V轻混系统组成示意图1.BSG电机及电机控制器安装48V轻混系统的别克英朗车,取消了传统的发电机,在◆文/山东 刘华别克英朗车48V轻混系统详解刘华(本刊编委会委员)毕业于山东工业大学内燃机专业,现为威海职业学院汽车专业教授、高级工程师,哈尔滨工业大学车辆工程专业工学硕士;山东省教学名师,全国机械行指委汽车专指委委员;《汽车柴油机电控系统检修》国家级精品课、共享课负责人;“《柴油机电控高压共轨系统检修》新课程的构建与教学实践”省级教学成果二等奖第一完成人。
传统车型发电机的安装位置处,发动机横置(图2),在发动机的右前方,如图2(b)中箭头所示,安装了BSG电机,曲轴通过一根专用皮带(美国盖茨生产)连接BSG电机并且采用专用的涨紧装置如图2(c)所示。