邁向輕度混合動(dòng)力電動(dòng)車的關(guān)鍵:皮帶/集成式起動(dòng)發(fā)電機(jī)
發(fā)布時(shí)間:2021-09-03 來源:Marc Bracken 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】一個(gè)多世紀(jì)以來,車輛一直由內(nèi)燃機(jī)(ICE)驅(qū)動(dòng)。但您一定注意到了,隨著電動(dòng)車(EV)的推出,情況正在迅速發(fā)生變化。整個(gè)汽車行業(yè)和主流新聞媒體都在討論這個(gè)話題。
當(dāng)我們想到 EV 時(shí),很多人會(huì)想到純電池電動(dòng)車 (BEV)。然而,EV 細(xì)分市場包括輕度混合動(dòng)力電動(dòng)車(MHEV)、混合動(dòng)力電動(dòng)車(HEV)、插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車(PHEV)和 BEV 變體。MHEV 架構(gòu)為汽車制造商修改現(xiàn)有車輛平臺并減少二氧化碳排放提供了一個(gè)低影響路徑,同時(shí)無論是否有充電站可用,MHEV仍然能夠遠(yuǎn)距離行駛。
皮帶式起動(dòng)發(fā)電機(jī)(BSG)或集成式起動(dòng)發(fā)電機(jī)(ISG)是這快速的電動(dòng)車發(fā)展的一部分,專用于MHEV。該裝置有效地結(jié)合了ICE汽車中啟動(dòng)電機(jī)和交流發(fā)電機(jī)的功能,并支持創(chuàng)建MHEV。
MHEV 通常有兩個(gè)電池:“傳統(tǒng)”的 12 V 鉛酸電池和 48 V 鋰離子 (Li-Ion) 電池。12 V 電池為許多“傳統(tǒng)”系統(tǒng)供電,而 48 V 電池為更高的負(fù)載如起動(dòng)車輛或提供電力升壓/驅(qū)動(dòng)的 BSG/ISG供電。
在ICE汽車上實(shí)施BSG/ISG可實(shí)現(xiàn)大量的額外功能,包括啟動(dòng)-停止、滑行/制動(dòng)時(shí)的能量回收、ICE發(fā)電,甚至是電力驅(qū)動(dòng)(或增壓),具體取決于車輛的情況。其中有些功能可能沒那么明顯,以至于駕駛者不會(huì)注意到他們的MHEV與傳統(tǒng)的ICE汽車不同,除非在使用過程中內(nèi)燃機(jī)關(guān)閉。
功能和性能取決于BSG/ISG在動(dòng)力總成中的位置,如圖 1 所示。這位置還決定了設(shè)備是 BSG(P0 或可能 P2)還是 ISG(P1,可能 P2、P3 &P4)。
圖 1. 輕度混合動(dòng)力起動(dòng)發(fā)電機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
雖然MHEV不是像BEV那樣的零排放汽車(ZEV),但它確實(shí)比ICE汽車減少二氧化碳排放。這在大城市的慢行交通中尤其明顯,那里的空氣污染通常最嚴(yán)重,對人類健康影響最大。
如果安裝在P0或P1位置,則功能僅限于啟動(dòng)-停止和能量回收。雖然P0和P1的位置更容易集成單元,但對排放的好處是最低的,因?yàn)槿绻鸌CE不旋轉(zhuǎn)就沒有能量回收。在這種配置下,ICE的關(guān)閉算法不太積極,這減少了二氧化碳的減排。
當(dāng)在動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中的位置更靠后時(shí)(P2-P4),如果ISG作為發(fā)電機(jī)運(yùn)作,在滑行或制動(dòng)期間可以進(jìn)行能量回收。車輛的移動(dòng)將使后軸或傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng),即使ICE已關(guān)閉。由于ISG現(xiàn)在獨(dú)立于ICE,更積極的關(guān)閉算法是可能的,從而實(shí)現(xiàn)更多的二氧化碳減排。
此外,在這些位置,電力驅(qū)動(dòng)是可能的,這意味著車輛可由ISG移動(dòng),同時(shí)作為一個(gè)電機(jī)運(yùn)作。這在以下兩種情況中很有用:啟停交通,或從靜止?fàn)顟B(tài)開始行駛,然后啟動(dòng)ICE以提速。
BSG/ISG的功率輸出通常在5千瓦到25千瓦或更大的范圍內(nèi),但由于皮帶驅(qū)動(dòng)方案在結(jié)合高水平的扭矩時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)打滑的情況,因此通常面向低端市場。
目前,MHEV 占所有電動(dòng)車銷量的三分之一。預(yù)計(jì)這一比例至少會(huì)在 2026 年之前保持穩(wěn)定,而 MHEV 的銷量將繼續(xù)以近 20% 的復(fù)合年增長率(CAGR)增長。
高性能BSG/ISG對于 MHEV 能夠?qū)崿F(xiàn)其二氧化碳減排目標(biāo)至關(guān)重要。恒定的電力負(fù)載很高,需要應(yīng)對頻繁的能量峰值。BSG/ISG 通常安裝在必須耐高溫以及環(huán)境中的灰塵和濕氣的地方。鑒于所有這些,設(shè)計(jì)小巧、輕型但功能強(qiáng)大、長期高效且可靠的裝置是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。
安森美(onsemi)擁有多種適用于BSG/ISG設(shè)計(jì)的先進(jìn)半導(dǎo)體技術(shù)。其高功率80 V 和 100 V MOSFET可用作分立元件或集成到汽車功率模塊 (APM17M) 中,以提供增強(qiáng)的性能和簡化的設(shè)計(jì)。其用于汽車應(yīng)用的所有器件都符合 AECQ-101 標(biāo)準(zhǔn)、AQG-324 標(biāo)準(zhǔn)(模塊)和生產(chǎn)件批準(zhǔn)程序(PPAP) 標(biāo)準(zhǔn)。
來源:安森美
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