48V BSG技術(shù)方案詳解 ！

【車界導(dǎo)讀】

混合動(dòng)力汽車是具有低油耗和低污染的新一代清潔汽車，它是傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車輛與電動(dòng)車輛的有效組合。它既繼承了電動(dòng)汽車低排放的優(yōu)點(diǎn)，又發(fā)揚(yáng)了石油燃料比能量和比功率高的長(zhǎng)處，顯著改善了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的排放和燃油經(jīng)濟(jì)性。

弱混（或稱之為輕度混合）技術(shù)（Mild Hybrid）主要包括Start-Stop（啟停）、BSG(Belt-driven Starter/Generator 皮帶傳動(dòng)啟動(dòng)/發(fā)電一體化電機(jī))技術(shù)，BSG系統(tǒng)就是利用一種電機(jī)，該電機(jī)通過(guò)皮帶傳動(dòng)在極短時(shí)間內(nèi)將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由零增加至怠速以上，從而實(shí)現(xiàn)汽車的快速起停的裝置。

1.節(jié)能技術(shù)產(chǎn)品線

(1)降低燃油消耗和有害物排放。裝備了BSG起動(dòng)、停止系統(tǒng)的汽車能夠在車輛停止的同時(shí)自動(dòng)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，當(dāng)駕駛員踩下離合器踏板準(zhǔn)備起步時(shí)再重新點(diǎn)火，此舉能夠降低大約8%的燃油消耗和有害物質(zhì)排放。發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)起動(dòng)所消耗的燃料大約相當(dāng)于怠速運(yùn)轉(zhuǎn)0.7s消耗的燃料。因此，只要車輛停止時(shí)間超過(guò)1s，就可以通過(guò)該系統(tǒng)降低油耗和排放。

(2)應(yīng)用成本低，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)原有結(jié)構(gòu)改動(dòng)小，易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。BSG系統(tǒng)不僅能夠最大限度地減少傳動(dòng)力汽車在短暫停車時(shí)因發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的油耗和廢氣、噪聲污染，而且具有應(yīng)用成本低、對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)原結(jié)構(gòu)改動(dòng)小、易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化等優(yōu)點(diǎn)。因此，在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)搭載該系統(tǒng)的汽車很有可能會(huì)大量涌現(xiàn)。

(3)該電機(jī)在電池組驅(qū)動(dòng)下，僅需要幾百毫秒時(shí)間，就可以讓處于停止?fàn)顟B(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到3000r/min，由于電機(jī)功率足夠強(qiáng)大，BSG系統(tǒng)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)重新點(diǎn)火的成功率非常高，在車輛起步時(shí)，駕乘人員通常不會(huì)感受到任何延遲。

(4)普通發(fā)動(dòng)機(jī)頻繁點(diǎn)火會(huì)導(dǎo)致使用壽命大幅縮減，但通過(guò)應(yīng)用BSG系統(tǒng)，能夠有效避免這一現(xiàn)象。起停裝置使用壽命為25萬(wàn)次，相當(dāng)于在10年時(shí)間里可以每天起停70次。

2.48V BSG發(fā)展趨勢(shì)

3.48V BSG系統(tǒng)架構(gòu)

4.48V BSG系統(tǒng)工作原理

5.48V BSG系統(tǒng)工作原理-啟停

6.48V BSG系統(tǒng)-制動(dòng)能回收

1)   車速高于設(shè)定值且電池SOC低于設(shè)定值時(shí)，踩下制動(dòng)踏板，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，離合器結(jié)合，BSG電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，進(jìn)行制動(dòng)能量回收，向48V電池充電；

2)   BSG電機(jī)功率的提升有助于提升制動(dòng)能量回收效率；

3)   電機(jī)功率的提升對(duì)制動(dòng)能量的回收不是線性增加的，功率10kW左右的電機(jī)制動(dòng)能量回收效率可以達(dá)到85%左右。

7.1.48V BSG系統(tǒng)-轉(zhuǎn)矩助力：

（1）低轉(zhuǎn)速階段輸出轉(zhuǎn)矩可以有非常明顯的提升；

（2）有效補(bǔ)償渦輪遲滯；

（3）提升動(dòng)力性能，帶BSG助力6擋加速性能與不帶BSG助力5擋加速性能相當(dāng)。

7.2 48V BSG系統(tǒng)-轉(zhuǎn)矩助力

發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)化

（1）當(dāng)電池SOC高于設(shè)定限值且車輛高功率驅(qū)動(dòng)需求，BSG運(yùn)行于驅(qū)動(dòng)模式，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行扭矩輔助。

（2）當(dāng)電池SOC低于限定值且車輛功率需求較低時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行于高效區(qū)，其剩余功率驅(qū)動(dòng)BSG對(duì)電池進(jìn)行充電。

（3）車輛功率需求可使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行高效區(qū)時(shí)，BSG空載。

8.48V BSG系統(tǒng)-滑行斷油：

（1）松開(kāi)加速、制動(dòng)踏板后，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，停止噴油，離合器分離，實(shí)現(xiàn)節(jié)油目的；

（2）當(dāng)再次有加速需求時(shí)，可通過(guò)離合器（高速時(shí)）/BSG電機(jī)（低速時(shí)）實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)；

（3）當(dāng)有制動(dòng)需求時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)恢復(fù)少量噴油，提供制動(dòng)真空；

（4）工況測(cè)試中此模式無(wú)油耗降低貢獻(xiàn)。

9.48V BSG系統(tǒng)方案主要部件:

BSG電機(jī)、HCU、DC、48v電池系統(tǒng)、張緊輪、48v線束、ECU/TCUABS、低壓線束、低壓管路

10.48V BSG系統(tǒng)所需傳感器

油門開(kāi)度傳感器、制動(dòng)開(kāi)度傳感器、12V電壓傳感器、真空存儲(chǔ)壓力傳感器、引擎打開(kāi)傳感器、空擋位置傳感器（MT）/離合器位置傳感器（MT）

車界備注：

（1）電機(jī)作為發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電；判定汽車處于怠速運(yùn)轉(zhuǎn)工況時(shí)，HCU會(huì)依據(jù)停機(jī)的條件實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的怠速工況，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)油減排的目的；當(dāng)駕駛員試圖行車時(shí)，HCU會(huì)依據(jù)判定條件自動(dòng)發(fā)出啟動(dòng)的指令來(lái)啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，該啟動(dòng)時(shí)間比傳統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間段，因此稱為快速啟動(dòng)，從而降低啟動(dòng)時(shí)的排放污染。

（2）由于車載電子系統(tǒng)不斷豐富，電器負(fù)載增多，相應(yīng)的功率需求增大，傳統(tǒng)采用鉛酸電池的12V系統(tǒng)不支持100A以上的電流值，車內(nèi)低壓電源勢(shì)必轉(zhuǎn)換。采用48V，可縮小線纜直徑和多種設(shè)備的尺寸，還能降低供電損失。

（3） 獲得業(yè)界許多汽車電子供應(yīng)商支持的48V技術(shù)，其配置是要求傳統(tǒng)12V網(wǎng)路必須采用大部份汽車中使用的鉛酸電池。然而，它還額外增加了一層：48V鋰離子電池以及一個(gè)獨(dú)立的48V網(wǎng)路。12V網(wǎng)路處理傳統(tǒng)負(fù)載，如照明、點(diǎn)火、娛樂(lè)、音響系統(tǒng)與電子模組等。而48V系統(tǒng)則支持主動(dòng)式底盤系統(tǒng)、空調(diào)壓縮機(jī)，以及再生制動(dòng)系統(tǒng)等。結(jié)合了雙重電壓設(shè)置以及‘啟動(dòng)-停車’（start-stop）技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，可提供更多的能量，同時(shí)提高燃油效率，甚至可高達(dá)15%。

（4）48V規(guī)格的關(guān)鍵之一在于鋰離子電池技術(shù)，鋰離子電池技術(shù)可提供較鉛酸化學(xué)電池更高（3倍）的能量密度，尺寸、重量等方面降低。48V鋰離子電池的充電性能更佳，能夠更有效率地存儲(chǔ)汽車制動(dòng)回收能量，為汽車中所需越來(lái)越多的電子負(fù)載（如前排座椅加熱、可加熱式擋風(fēng)玻璃、后避震器）提供更多功率，采用100V以上的鋰離子充電電池模組，雖然能使HEV大幅提高燃油效率，但專用元件和耐壓元件成本高。而48V鋰離子充電電池模組不但能提高10～15%的效率且具有高性價(jià)比。

上海李志亙李工，混合動(dòng)力專家，《車界同仁館》特約作者

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