一、BSG 系统的定义
BSG (Belt Driven StarterGenerator) 系统就是利用一种电机,该电机能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。
二、车用 BSG 系统的特点
1.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排放。发动机暖机起动所消耗的燃料大约相当于怠速运转 0.7s 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。
2.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统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、对发动机原有结构改动小、易实现产业化等优点。因此,在未来一段时间,搭载该系统的汽车很有可能会大量涌现。
3.该电机在 36V 电池组驱动下,起动———停止———助力电机仅需几百毫秒时间,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。
4.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。值得一提的是,BSG 的应用成本非常低。
三、BSG 混合动力轿车结构及工作情况
带 传 动 一 体 化 起 动 /发 电 机(BSG) 轿车属于弱混合动力电动汽车,采用皮带驱动一体化起动/发电机技术,能够有效降低油耗和改善排放。此种车辆结构较传统车型改动小,控制简单、成本低,容易实现产业化。
结合 BSG 混合动力轿车的实际开发过程,我们对其动力系统参数进行了设计,并对轿车在 BSG 电机参与工作和不参与工作 2 种状态下的动力性、燃油经济性和排放性能进行了对比试验,试验结果表明,动力系统参数设计合理,BSG 电机参与工作使轿车动力性、燃油经济性和排放性能都有了显著改善。下面对其结构与工作原理做一简要介绍:
BSG 混合动力轿车动力系统结构,在发动机前端用皮带传动机构将一体化起动/发电机与发动机连接,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。该混合动力系统保留了传统轿车上的 12 V起动电动机,以保证电池电量过低时发动机能正常起动。
BSG 混合动力轿车要在保证汽车动力性能的前提下降低汽车燃油消耗量和排放,根据 BSG 混合动力轿车的结构和工作特性,应取消发动机怠速工况。因此 BSG 轿车有 4 种基本工作模式:
a. 起动工况起动时,BSG 电机在短时间内将发动机加速至怠速转速以上,然后汽油机才开始工作。
b.停车工况,控制系统自动切断汽油机供油,发动机处于关闭状态。
c.减速工况,驾驶员踩下制动踏板,向起动/发电机传送信号,使其将车辆的动能转化为电能并存储起来。
d.正常行驶工况,发动机正常工作。
BSG 电机一方面作为电动机快速拖动发动机达到怠速以上转速,另一方面作为发电机给蓄电池充电。当发动机处于怠速工况时间较长时,控制系统自动使发动机和 BSG电机停止工作;需要起步时,BSG 电机快速起动发动机,实现发动机自动起停;正常行驶工况下,BSG 电机和常规车用发电机一样,由发动机驱动发电,给蓄电池充电。
虽然 BSG 电机在发动机运转过程中不助力,但在起动时,BSG 电机快速拖动发动机达到怠速以上转速,使起动时间明显缩短,改善了轿车的起动性能。
在起步阶段,BSG 电机参与工作时轿车的加速度明显高于 BSG 电机不参与工作时轿车的加速度;发动机正常运转后,BSG 电机不再参与助力,轿车的加速度与 BSG 电机不参与工作时加速度相同。因此,BSG 电机参与工作改善了 BSG 混合动力轿车的动力性能。