迈向轻度混合动力电动车的关键:皮带/集成式起动发电机

由  Marc Bracken 发布  - 2021-06-15 

一个多世纪以来,车辆一直由内燃机(ICE)驱动。但您一定注意到了,随着电动车(EV)的推出,情况正在迅速发生变化。整个汽车行业和主流新闻媒体都在讨论这个话题。

当我们想到 EV 时,很多人会想到纯电池电动车 (BEV)。然而,EV 细分市场包括轻度混合动力电动车(MHEV)、混合动力电动车(HEV)、插电式混合动力电动车(PHEV)和 BEV 变体。MHEV 架构为汽车制造商修改现有车辆平台并减少二氧化碳排放提供了一个低影响路径,同时无论是否有充电站可用,MHEV仍然能够远距离行驶。

皮带式起动发电机(BSG)或集成式起动发电机(ISG)是这快速的电动车发展的一部分,专用于MHEV。该装置有效地结合了ICE汽车中启动电机和交流发电机的功能,并支持创建MHEV。

MHEV 通常有两个电池;“传统”的 12 V 铅酸电池和 48 V 锂离子 (Li-Ion) 电池。12 V 电池为许多“传统”系统供电,而 48 V 电池为更高的负载如起动车辆或提供电力升压/驱动的 BSG/ISG供电。

在ICE汽车上实施BSG/ISG可实现大量的额外功能,包括启动-停止、滑行/制动时的能量回收、ICE发电,甚至是电力驱动(或增压),具体取决于车辆的情况。其中有些功能可能没那么明显,以至于驾驶者不会注意到他们的MHEV与传统的ICE汽车不同,除非在使用过程中内燃机关闭。

功能和性能取决于BSG/ISG在动力总成中的位置,如图 1 所示。这位置还决定了设备是 BSG(P0 或可能 P2)还是 ISG(P1,可能 P2、P3 &P4)。

图 1. 轻度混合动力起动发电机的拓扑结构

虽然MHEV不是像BEV那样的零排放汽车(ZEV),但它确实比ICE汽车减少二氧化碳排放。这在大城市的慢行交通中尤其明显,那里的空气污染通常最严重,对人类健康影响最大。

如果安装在P0或P1位置,则功能仅限于启动-停止和能量回收。虽然P0和P1的位置更容易集成单元,但对排放的好处是最低的,因为如果ICE不旋转就没有能量回收。在这种配置下,ICE的关闭算法不太积极,这减少了二氧化碳的减排。

当在动力传动系统中的位置更靠后时(P2-P4),如果ISG作为发电机运作,在滑行或制动期间可以进行能量回收。车辆的移动将使后轴或传动轴转动,即使ICE已关闭。由于ISG现在独立于ICE,更积极的关闭算法是可能的,从而实现更多的二氧化碳减排。此外,在这些位置,电力驱动是可能的,这意味着车辆可由ISG移动,同时作为一个电机运作。这在以下两种情况中很有用:启停交通,或从静止状态开始行驶,然后启动ICE以提速。

BSG/ISG的功率输出通常在5千瓦到25千瓦或更大的范围内,但由于皮带驱动方案在结合高水平的扭矩时可能会出现打滑的情况,因此通常面向低端市场。

目前,MHEV 占所有电动车销量的三分之一。预计这一比例至少会在 2026 年之前保持稳定,而 MHEV 的销量将继续以近 20% 的复合年增长率(CAGR)增长。

高性能BSG/ISG对于 MHEV 能够实现其二氧化碳减排目标至关重要。恒定的电力负载很高,需要应对频繁的能量峰值。BSG/ISG 通常安装在必须耐高温以及环境中的灰尘和湿气的地方。鉴于所有这些,设计小巧、轻型但功能强大、长期高效且可靠的装置是一项挑战。

安森美半导体拥有多种适用于BSG/ISG设计的先进半导体技术。其高功率80 V 和 100 V MOSFET可用作分立元件或集成到汽车功率模块 (APM17M) 中,以提供增强的性能和简化的设计。其用于汽车应用的所有器件都符合 AECQ-101 标准、AQG-324 标准(模块)和生产件批准程序(PPAP) 标准。

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标签:Automotive, EV charging
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