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合二為一的起動(dòng)-發(fā)電機(jī)

hzjheng.cn 來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng) 作者：jiaer.qx 類別：汽車構(gòu)造維修時(shí)間：2008-06-11

耗能設(shè)備數(shù)量的增多和新技術(shù)的應(yīng)用--電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向一直到電控機(jī)械配氣機(jī)構(gòu)--要求在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)發(fā)電機(jī)功率達(dá)到4-10kW，這一要求遠(yuǎn)使得傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組越來(lái)越力不從心了，12V的車用電源根本無(wú)法傳輸這么大的功率。但是，如果使用42V的車用電源則完全可以滿足電功率日益增加的需求。作為總體的解決辦法，新世紀(jì)新推出的全新動(dòng)力裝置--起動(dòng)-發(fā)電機(jī)(如圖1)，即將裝到發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋下面。這種新型的起動(dòng)-發(fā)電機(jī)組合了交流異步電動(dòng)機(jī)、交流發(fā)電機(jī)和場(chǎng)控調(diào)節(jié)系統(tǒng)，估計(jì)2002年將批量上市。

    必備的條件

    為使發(fā)電機(jī)功率達(dá)到4-10kW，最好是將起動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)共同組合成一個(gè)全新的系統(tǒng)。但是出于經(jīng)濟(jì)方面的考慮，如果只是用現(xiàn)在已有的技術(shù)組合起來(lái)的起動(dòng)-發(fā)電機(jī)去換取相對(duì)較小的1.5kW功率發(fā)電機(jī)，顯然有些不值得了。一個(gè)有希望將來(lái)獲得成效的驅(qū)動(dòng)方案首先必須滿足下列要求：

    --起動(dòng)過(guò)程中蓄電池電流小而輸出扭矩大；

    --在發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)發(fā)出的電機(jī)功率較大，而且效率較高；

    --結(jié)構(gòu)體積盡可能小且符合汽車現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)。

    能夠進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的既有異步電機(jī)、同步電機(jī)和磁阻電機(jī)，也有軸流式電機(jī)�？紤]到對(duì)全系統(tǒng)有各式各樣的影響量，異步電機(jī)采用鼠籠式轉(zhuǎn)子和場(chǎng)控調(diào)節(jié)系統(tǒng)已經(jīng)被證明是最佳方案。

    高效率的起動(dòng)-發(fā)電機(jī)

    由位于雷根斯堡的西門子汽車技術(shù)開發(fā)部研制的這臺(tái)靜候批量生產(chǎn)的起動(dòng)-發(fā)電機(jī)，其發(fā)電機(jī)峰值功率已經(jīng)達(dá)到了8kW，在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)效率大于80%。相比之下，傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)功率只有1.5kW，最大效率為70%，而在最高轉(zhuǎn)速時(shí)效率降低到不足30%。

    西門子的工程技術(shù)人員用這種起動(dòng)-發(fā)電機(jī)取代了起動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和飛輪。值得注意的還有，這一技術(shù)將一系列有益的應(yīng)用結(jié)合起來(lái)，比如自動(dòng)起-停裝置或脈沖起動(dòng)裝置。這種協(xié)同作用必然會(huì)使電能得以更好的利用，從而降低了油耗和有害物的排放。但是，新開發(fā)的這種裝置用12V車用電源是行不通的，因?yàn)檫€要重新考慮傳輸?shù)墓β�、耗能設(shè)備各部件的技術(shù)可行性和允許的接觸電壓總和為42V，該值遠(yuǎn)大于折中值。

    由于尺寸極為緊湊，這臺(tái)起動(dòng)-發(fā)電機(jī)被直接裝到了發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器之間的曲軸上。這種新技術(shù)使原有外部的電子式動(dòng)力控制系統(tǒng)成了多余。由于即使在低轉(zhuǎn)速時(shí)也有很高的電功率，所以也就沒有必要暫時(shí)關(guān)閉諸如座椅和后玻璃暖風(fēng)等的舒適性耗電器了。它的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是：電力傳輸采用無(wú)刷方式；因此這種起動(dòng)-發(fā)電機(jī)工作起來(lái)無(wú)磨損，依靠扭矩控制系統(tǒng)可以使扭矩理論值進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆峙�。在該扭矩控制系統(tǒng)內(nèi)還可以添加蓄電池控制系統(tǒng)，因?yàn)樵诩铀俸蜏p速階段恰恰是標(biāo)準(zhǔn)的充電狀態(tài)，如果再加上回?zé)崾街苿?dòng)，那么要包容進(jìn)整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的還有制動(dòng)控制系統(tǒng)。為使扭矩協(xié)調(diào)一致，起動(dòng)-發(fā)電機(jī)通過(guò)控制器局域網(wǎng)總線(CAN-Bus)將扭矩控制系統(tǒng)連到一起，起動(dòng)-發(fā)電機(jī)就可通過(guò)CAN-Bus接收理論扭矩并通過(guò)CAN-Bus送回計(jì)算好的實(shí)際扭矩。

    輔助功能

    西門子研制的這臺(tái)起動(dòng)-發(fā)電機(jī)具有的主要輔助功能是提供了更加舒適的自動(dòng)起動(dòng)-停機(jī)裝置，由于采用無(wú)刷結(jié)構(gòu)所以也就不會(huì)受到磨損，可以使其功能永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生改變。該系統(tǒng)在零負(fù)荷時(shí)--如在十字路口遇到紅燈時(shí)--將動(dòng)關(guān)掉發(fā)動(dòng)機(jī)，重新踩動(dòng)油門踏板在小于300ms內(nèi)即可自動(dòng)起動(dòng)直至恢復(fù)到原有的怠速轉(zhuǎn)數(shù)。如果尚嫌不夠，利用被稱之為脈沖起動(dòng)的技術(shù)可以使發(fā)動(dòng)機(jī)提前達(dá)到所需的點(diǎn)火轉(zhuǎn)數(shù)(例如怠速轉(zhuǎn)數(shù))，然后再進(jìn)入燃燒過(guò)程。這樣做不但節(jié)省了燃油而且減小了尾氣排放。

    像全能運(yùn)動(dòng)員一樣，起動(dòng)-發(fā)電機(jī)在其他項(xiàng)目上也頗有競(jìng)爭(zhēng)力。在起動(dòng)或從低轉(zhuǎn)數(shù)加速時(shí)，處于助推工況的發(fā)電機(jī)被暫時(shí)當(dāng)作“第二發(fā)動(dòng)機(jī)” 來(lái)工作，根據(jù)起動(dòng)-發(fā)電機(jī)的配置，短時(shí)間內(nèi)其輔助功率可以高達(dá)15kW。

    在減速功能上，起動(dòng)-發(fā)電機(jī)同樣扮演強(qiáng)者的角色，在這里利用發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成了電能而且能夠被儲(chǔ)存起來(lái)。

    利用起動(dòng)-發(fā)電機(jī)構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)式減震器明顯改善了行駛狀況和行駛舒適性，因?yàn)闆]有主動(dòng)減震便有可能在負(fù)荷稍有變化或突然加速時(shí)驅(qū)動(dòng)系內(nèi)的低頻震動(dòng)激勵(lì)造成整車顫抖。

    在雷根斯堡與起動(dòng)-發(fā)電機(jī)同時(shí)進(jìn)行批量化開發(fā)工作的還有42V車用電源。只有在有了新電源這個(gè)先決條件之后，才能給未來(lái)汽車提供足夠的能量，以滿足功率更大、功能更加強(qiáng)大的用電需求。譬如電控機(jī)械式配氣機(jī)構(gòu)和電控的空調(diào)機(jī)一樣，將會(huì)從中獲得3kW的電功率。除了這些之外，還有最重要的一條：其電纜橫截面比12V時(shí)成倍地減小、成本更低且裝車重量進(jìn)一步得到減輕。

    建立在場(chǎng)控調(diào)節(jié)式異步電機(jī)和與之相關(guān)聯(lián)的42V電源基礎(chǔ)之上的起動(dòng)-發(fā)電機(jī)明年將會(huì)完全符合各項(xiàng)技術(shù)要求。這里介紹的這一系統(tǒng)要比目前所用的單一被撤換的起動(dòng)裝置和發(fā)電機(jī)大得多，因?yàn)樗坏С职l(fā)動(dòng)機(jī)而且還要支持電源工作。伴隨著新技術(shù)的前進(jìn)步伐，汽車界決定在未來(lái)5年內(nèi)采用它們。在5年過(guò)渡期內(nèi)，車上的設(shè)備可以采用兩種電壓供電，42V電源可以使新設(shè)備用起來(lái)更安全更舒適或者是更快。

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