48伏特起動發(fā)電機

在關(guān)于動力傳動系統(tǒng)電氣化的第三篇博客中，我們首先嘗試了解為什么使用48伏特系統(tǒng)，然后介紹48伏特起動發(fā)電機的不同安裝選項。

48伏特起動發(fā)電機

2017年，整個汽車行業(yè)都實現(xiàn)了顯著增長–從汽車OEM到小型器件制造商。 汽車電氣化成為備受矚目的熱門話題，特別是48伏特架構(gòu)。 事實上，在任何搜索引擎中搜索“48伏特”這個術(shù)語，您都會搜索到大量結(jié)果，這表明面向汽車系統(tǒng)的這個工程解決方案已在市場上占據(jù)了一席之地。

在前一篇博客“48伏特輕度混合動力系統(tǒng)的出現(xiàn)”中，我簡要介紹了新型48伏特汽車架構(gòu)及其與現(xiàn)有12伏特系統(tǒng)的差別。 在這篇博客中，我們的話題將觸及確定新電壓水平背后的原因，并深入探討它的主要應(yīng)用之一——48伏特起動發(fā)電機。

為什么是48伏特？

顯而易見的首要問題是：“為什么偏偏是48伏特？ ”。 這是一個非常重要的問題，要記住，在上世紀(jì)90年代，人們提出了42伏特電功率標(biāo)準(zhǔn)來取代12伏特標(biāo)準(zhǔn)。 雖然這個標(biāo)準(zhǔn)沒有得到發(fā)展，但其意圖是解決我們當(dāng)今面臨的一些相同問題，例如更大功率的電驅(qū)動配件及更輕的線束。 選擇48伏特作為標(biāo)準(zhǔn)有兩個主要原因 –安全性和效率。

在提高電壓時，涉及的一個主要問題是它可能危及人身安全。 雖然有人仍在爭論48伏特是否足夠安全，但這個電壓水平提供了我們需要的更高功率而沒有進入“高電壓”范圍。 圖1顯示了48伏特電池在不同電壓水平下的工作情況。 正如ZVEI的文檔“電動出行的電壓等級”所述，60伏特（直流）是安全上限最大值，高于它的電池電壓都被視為過于危險。 在“正常工作”范圍內(nèi)，電池能夠達(dá)到最佳性能，但汽車內(nèi)部的電子器件應(yīng)該能夠耐受最壞情況的高電壓條件。

圖 1：安全電壓裕量

正如我之前所說，目前的12伏系統(tǒng)無法應(yīng)對傳統(tǒng)車輛中不斷增長的電力需求。然而，42伏的提議完全取代了12伏的電氣架構(gòu)，而48伏則對其進行了補充。48 伏電池只是為新應(yīng)用增加了一個額外的電源，這也有助于提供更流暢的駕駛體驗。此外，由于 48 伏電池的電壓較高，布線和組件的尺寸和成本顯著降低。

詳細(xì)了解 48 伏起動發(fā)電機選件

2 伏起動發(fā)電機的外觀與汽車交流發(fā)電機相似（圖 48a），但尺寸略大，其初始拓?fù)湮恢梦挥诎l(fā)動機皮帶上。皮帶驅(qū)動起動發(fā)電機 （BSG），也稱為 P0 架構(gòu)（圖 2b），是一種經(jīng)濟高效的解決方案，可減少高達(dá) 15% 的 CO2.看看一些升壓能量回收系統(tǒng)（如博世的），升壓模式下機械輸出的最大額定功率約為 10 kW，回收模式下的最大額定功率約為 12 kW——均為 48 伏。雖然這些數(shù)字的額定時間很短，但BSG的連續(xù)功率可以達(dá)到5 kW，最大效率為85%。

圖 2a 和 2b：汽車交流發(fā)電機和 P0 起動發(fā)電機拓?fù)?/p>

然而，隨著排放法規(guī)的收緊，汽車一級供應(yīng)商已經(jīng)開發(fā)了不同的起動發(fā)電機拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以進一步減少一氧化碳。248伏輕度混合動力汽車的占地面積。按升序排列，這些配置提供了更好的減排效果，但變得越來越復(fù)雜和昂貴。

圖 3：48 伏輕度混合動力起動發(fā)電機拓?fù)?/p>

曲軸安裝式起動發(fā)電機 （P1）

顧名思義，該解決方案將起動發(fā)電機直接安裝在曲軸上（將活塞的線性運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動）。由于沒有皮帶傳動，這提供了比 P0 架構(gòu)更高的扭矩，并且沒有皮帶損失，效率更高。所需的最大功率為 10 kW，但效率高達(dá) 94%。然而，該解決方案的一個重大限制是，由于曲軸和起動發(fā)電機之間沒有扭矩/速度比，扭矩要求可能很高。這種拓?fù)涞囊粋€例子是2010年梅賽德斯 - 奔馳S400 BlueHybrid。

軸裝機（P2/P3）

P0 和 P1 架構(gòu)都安裝在發(fā)動機上，但還有其他安裝選項，例如在變速箱的輸入/輸出軸上安裝 48 伏電機（分別為 P2/P3）。通過提供機械斷開，這轉(zhuǎn)化為提高能量流效率，并允許提供混合功能（例如電驅(qū)動）。

P2架構(gòu)以太集成到輸入軸上的變速器中或安裝在側(cè)面，從而提高能量回收和電力驅(qū)動能力。將解決方案安裝在輸出軸 （P3） 上，可提供上述最高水平的優(yōu)勢。軸掛式電機的明顯缺點是集成成本高。

后橋安裝電機（P4）

此時的終極架構(gòu)涉及安裝在后軸驅(qū)動 （P4） 上。這為車輛提供了四輪驅(qū)動能力，前部是內(nèi)燃機，后部是電機。P4-P2架構(gòu)的最大功率要求可以達(dá)到4 kW，效率為21%。將起動發(fā)電機移近后橋也為車輛提供了更多的混合動力功能。新的 95 伏機器能夠減少一氧化碳2城市駕駛環(huán)境中排放量高達(dá) 21%取決于其架構(gòu)。

更重要的是，這種高功率應(yīng)用需要很大一部分電子設(shè)備來驅(qū)動它。當(dāng)然，功率MOSFET在這些電子模塊中起著關(guān)鍵作用，但它們需要能夠承受最壞的情況，如電流過大和漏熱。

審核編輯：郭婷