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ISG混合动力系统

发表日期:2019年 01月 02日 09:17:31  阅读量:213  来源:
  

ISG是集成的具有启动机功能的发电机的缩写。

ISG混合动力系统的车辆主要功能有怠速启停、再生制动、辅助驱动、发电功能。HCU(混合动力控制单元)会根据驾驶人请求(油门踏下深度)、电池箱能量存储单元的状态(能允许放出的电量)、电驱动系统状态(停车、行车)以及整车车辆状态等控制ISG电动机的工作模式,自动实现以上功能。

下面以奔驰400型混合动力汽车为例加以说明。奔驰400代表了ISG混合动力的高端水平,其主要零部件如图2-34所示:由高压锂电池模块、电动机功率模块、电动机组成电动助力系统;DC/DC直流电压转换系统;转向系统采用了HEPS液压电动转向系统;功率控制器如电动机控制器和DC/DC采用了双电动冷却循环泵的设计;制动系统采用了电动真空泵、真空助力器、ABS控制单元配合电动机实现再生制动;空调采用电控电动压缩机。

图2-34 ISG混合动力系统主要零部件(奔驰电动车)

其动力系统结构如图2-35所示,由六缸发动机、电动机、七速自动变速器、锂离子蓄电池、功率控制模块、12V交流发电机、DC/DC转换器组成。

图2-35 奔驰400的混合动力系统结构

如图2-36和图2-37所示,发动机的曲轴转速和位置信号采用与发动机曲轴相连的电动机外转子作为信号轮,电动机的定子和转子采用内定子线圈和外转子永磁的方式,内定子线圈由定子支架支撑,外永磁转子和曲轴位置/转速信号轮相连,信号轮内毂上通孔连接在发动机的曲轴后端。

图2-36 奔驰400混合动力汽车电动机结构组合图

图2-37 奔驰400混合动力汽车电动机结构分解图

高档轿车中(如奔驰和宝马)等采用原车液力自动变速器,为防止变速器内离合器油压过低,在液力自动变速器基础上增加了电动ATF油泵,如图2-38所示。

图2-38 奔驰400混合动力汽车7速自动变速器

混合动力管理系统负责协调各子系统部件之间的相互作用。该管理系统集成于ECU中,通过CAN-bus总线与自动变速器、蓄电池和动力电子设备等系统单元进行通信。

其中,动力电子设备负责管理电动机与高压蓄电池之间的能量流动,除了控制电动机的脉冲逆变器之外,还包括一个直流变压器,可将发电机或蓄电池传来的电流转化为12V直流电,从而支持车辆电气系统工作。

混合动力管理系统可以根据蓄电池的充电状态、车速和其他的具体参数,瞬间完成自动分析并选择理想的操作策略。而这种操作策略是传动系统控制软件的关键成分,能够连接各个系统,优化电池电能的使用,以达到效率的最大化,从而消除发动机拖拽所产生的阻力。在高速稳定行驶状态下(最高160km/h),当驾驶者松开油门后,V6发动机也会在离合装置的控制下与自动变速器完全脱离,避免不必要的摩擦损耗,提高车辆滑行距离,进而降低油耗。

以途锐混合动力为例,当车辆处于50km/h以下,采用电动机驱动时,V6发动机并非只是完全关闭而已,离合装置还会将发动机与8速自动变速器完全脱离。一旦驾驶者在此时踩下油门踏板,例如超车、加速等,涡轮将立即重新平稳启动,同时将转速升至适合当前车速的水平。

此外,能量回收系统可以在制动过程中把电动机转换为发电机,将多余的能量回收并存储于镍-氢电池组中。而做为动力总成系统的一部分,自动启动-停车系统同样有助于在走走停停的城市拥堵路况下提高燃油经济性。

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