作為輕度混合動力系統核心設備,皮帶集成式起動發電機(簡稱BISG)并不為人所知,但由于結構簡單、傳動穩定且優勢,在不遠的將來,除了混合動力車、插混動力車和電動車外,每臺新車都將配備BISG技術。
隨著電動技術的不斷向前發展,48V電動輕混系統成為現階段最經濟的主流解決方案,包括奧迪、寶馬、奔馳在內的眾多大廠均有大規模的應用,成為輕混系統的代名詞。作為輕度混合動力系統核心設備,皮帶集成式起動發電機(belt-integrated starter-generator,簡稱BISG)并不為人所知,但由于結構簡單、傳動穩定且優勢,在不遠的將來,除了混合動力車、插混動力車和電動車外,每臺新車都將配備BISG技術。
BISG技術最新的應用是福特Puma和嘉年華的48V輕混系統,為1.0升渦輪增壓3缸汽油發動機提供額外的扭矩。BISG在扭矩替代模式下可以產生高達的24 Nm的扭矩,從而減少了發動機的工作量,而在扭矩補償模式下,還可以將發動機的峰值扭矩提高20 Nm。除此之外,應用BISG技術還能夠降低發動機的壓縮比,安裝更大的渦輪增壓器,同時利用BISG的扭矩來抵消隨之而來的渦輪滯后現象。
與那些早期48V輕混系統相反,BISG實際上是一個螺栓緊固的套件,并且在機械上盡可能地簡單,用來代替發動機的12V交流發電機。本質來說,它就是一臺功率更高、體積稍大一些的交流發電機和電動機,額定電壓為48V而不是12V,最高輸出功率可達20 Ps。
如字面意思所示,與交流發電機類似,BISG通過皮帶驅動集成到傳動系統之中。作為混動驅動電動機工作時,BISG可將扭矩傳遞到發動機曲軸上;而駕駛員松開油門時,曲軸將扭矩傳遞回BISG,BISG切換為發電機模式,將汽車行駛動能轉換回電能,工作原理與傳統的交流發電機完全相同。此外,BISG還可以在停起過程中起動發動機,但通常情況下是通過常規的12V起動電動機冷起動,避免皮帶打滑,比如上述的福特發動機。
與常規的交流發電機驅動相比,驅動皮帶利用額外的惰輪皮帶輪(類似于凸輪軸驅動)防止皮帶打滑,可以更穩定可靠地將電動機的扭矩傳遞到發動機。由于排量越小發動機阻力越小,特別是在重新起動,因此隨著48V技術從昂貴的高端車型下沉到低價的普通車之上,實現皮帶驅動變得越來越容易。
盡管48V輕混系統中只是用BISG代替了12V交流發電機,但在應用過程中還需要安裝一些其他小零件。其中,BISG殼體集成了一個用來在BISG的交流電和電池的直流電之間轉換的逆變器。除了常規12V電池外,48V電池組還要為車燈、儀表、起動機和其他常規電氣設備供電。
到2020年,1980年代奔馳和供應商博世開發的電子穩定程序(electronic stability programme,簡稱ESP)已有25年的歷史,它的出現把汽車安全性技術提高了一大截。隨著越來越廣泛的應用,BISG也將同樣引領新的電動技術革命。BISG技術的更多消息,敬請關注后續報道。(來源:autocar 編譯:張季冬)