轿车微混合动力系统和轻度混合动力系统综述

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—轻混合—深混合—全混合，如图1所示。

图1 混合动力系统演化进程

“微混合”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”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”。

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大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，产业化的可能性很大。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（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StARS系统（Starter-Alternator Reversible System）是混合化的重要内容。