第一节 君越混合动力系统的工作原理
一、君越混合动力BAS系统
1. BAS系统的主要组成部件
别克君越轿车混合动力BAS系统由起动机/发电机总成MGU (Motor Generator Unit)、起动机/发电机控制模块SGCM (Starter/Generator Control Module)、混合动力电池组分离控制模块(也称能量存储控制模块,ESCM )、混合动力镍氢电池组(NiMH) 36V电池、12V电池、驱动带、双张紧器及三相电缆总成等组成,如图1所示。
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(1)起动机/发电机
起动机/发电机,有时也称为电动机/发电机单元(MGU),是一个可维修的16极永久磁铁增强型交流电动机械装置,如图2所示。该装置不仅作为一个36V发电机使用,也可作为发动机备用电源,并在混合动力自动停止后起动发动机。起动机/发电机和发电机控制模块之间的36V交流电源流过一个三相电缆总成。
作为一个发电机时,起动机/发电机向发电机控制模块电源转换器提供3kW的交流电源。磁场电流由发电机控制模块通过一个7针连接器提供,起动机/发电机转速反馈由同一个接器发送回控制器。起动机/发电机温度数据通过单独的3针连接器提供至发电机控制模块。
发电机运行时,三相电枢电流合成产生一个同步转速的旋转磁场。定子磁场和转子磁场相互作用,会产生制动转矩。鉴于三相绕组的缠绕方式,每组线圈产生的电压相位相差120°,三相电缆将三相交流电传输至起动杉F发电机控制模块SGCM, SGCM进行整流变成42V直流电源和12V直流电源,分别供给36V电池组和12V蓄电池使用。
作为一个电动机,该装置多为辅助电源和为发动机起动系统提供65N·m的转矩。电动机接收来自发电机控制模块内部的电源逆变器的三相交流电源。
(2)发电机控制模块(SGCM)
发电机控制模块(SGCM)也称为起动机/发电机控制模块,它是安装于发动机舱盖下、朝向车辆驾驶人侧前部的可维修装置。它连接至车辆12V与36V直流电源电路,并通过三相位交流电缆接合至起动机/发电机。发电机控制模块由通过冷片循环的发动机冷却液冷却。分离的电驱动泵用于确保足够的冷却液流,且单独的冷却液进口和出口软管将冷片连接至冷却系统。电机控制模块执行以下三个主要功能:
①作为起动机/发电机的电源逆变器,发电机控制模块将36V直流电源转变为三相交流电源,以将起动机/发电机作为一个电动机驱动。电源逆变器也将起动机/发电机的36V交流输出电源调整为36V直流电源,以用于给36V发电机蓄电池充电。
②发电机控制模块内的辅助电源模块将36V直流电源转变为12V直流电源,用于12V车辆负载并给发动机舱内的12V蓄电池充电。
③发电机控制模块内的Renesas M32处理器直接控制起动机/发电机、变速器辅助油泵、坡上驻车电磁阀、辅助冷却液泵和发电机控制模块冷却液泵。12V脉宽调制(PAM)电源通过车辆线束驱动泵和电磁阀。
(3)三相电缆总成
通用汽车公司将车用直流电定义为三种类型:直流电压0~30V为低电压;直流电压30~ 60V为中间电压(使用蓝色电缆);直流电压60V以上为高电压(使用橙色电缆)。图3所示为三相电缆总成。
三相电缆在发电机控制模块和起动机/发电机之间输送36V交流电源。电缆及发电机控制模块交流端子盒会作为总成进行维修。电缆用蓝色的护套保护,以警告技术人员可能存在残留电压电能。
(4)混合动力镍氢蓄电池组(NiMH) 36V电池
一个可维修的36V镍金属氢化物蓄电池位于后排座椅后,载物地板下方。蓄电池组包含串联在一起的3个单独的带有卡匣的12V蓄电池,如图4所示。卡匣是可维修的,每个质量接近101b约4.5 kg)。卡匣不能单独维修,3个作为整体更换。每个卡匣包含2个不可维修的12V、8.5A·h的模块,由总线杆平行连接。每一块12V蓄电池都有一个蓄电池护罩与蓄电池固定在一起,蓄电池将直流电能以化学方式存储起来。应注意蓄电池护罩上的电源极性符号,不可接反。
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(5)双张紧器
在起动机/发动机转动时,为了适应所产生的高转矩,在驱动带上装有两个带张紧器,张紧器带有液压减振杆。张紧器的作用是双向的,可以在发动机驱动和起动机/发动机驱动时对驱动带起到张紧的作用。双张紧器的安装位置如图5所示。
(6)驱动带
驱动带为7齿,材质为人造纤维,韧性好,质量轻,可承受高负载,如图6所示。
2. BAS系统工作原理
别克君越混合动力车型BAS系统工作过程如图7和表1所示。
(1)车辆静止
当车辆静止时,发动机停止工作,发电机蓄电池为电机提供电能,并驱动整车电子附件工作,如图8所示。
BAS系统不满足智能停机条件时,会起动发动机,如图9所示。
(2)车辆起动
车辆起动时,电机助力发动机起步可以使发动机起步转速降低,这样使起步过程更平顺,更节省油耗,如图10所示。
(3)车辆加速或高速行驶
车辆加速或高速行驶时,发动机满载驱动。与此同时,电动机为车辆驱动提供助力,有效提高发动机的燃油经济性,如图11所示。
(4)车辆匀速行驶
当车辆匀速行驶时,电机不工作,车辆的驱动力由发动机提供,这样可有效提高车辆的燃油经济性,如图12所示。
(5)车辆减速行驶
当车辆减速行驶时,电机变为发电机,将车辆制动转化为电能为36V蓄电池充电,如图13所示。减速过程中,发动机停止喷油,油耗为零。变速器逐级减档,维持发动机在高转速,延长车辆的滑行距离。
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