轻度混合动力电动汽车的关键技术分析

一个多世纪以来，车辆一直由内燃机 (ICE) 提供动力。但是，您一定会注意到，随着电动汽车 (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汽车 (BEV)。但是，EV 细分市场包括 MHEV（轻度混合动力）、HEV（混合动力）、PHEV（插电式混合动力）和 BEV 变体。MHEV 架构为汽车制造商提供了一条低影响路径，可以修改现有车辆平台并减少二氧化碳排放，同时无论充电站是否可用，仍然能够长距离行驶。

所述带起动器发电机（BSG）或集成启动发电机（ISG）是这种快速的一部分EV发展，专门用于MHEVs。该装置有效地结合了 ICE 车辆中启动电机和交流发电机的功能，并允许创建 MHEV。

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

在 ICE 车辆上实施 BSG/ISG 可实现大量额外功能，包括启停、滑行/制动期间的能量回收、ICE 产生的能量，甚至取决于车辆的电力驱动（或增压）。其中一些可能非常微妙，以至于驾驶员不会注意到他们的 MHEV 与传统的 ICE 车辆不同，除非 ICE 在使用过程中关闭。

功能和性能取决于BSG/ISG在动力系统中的位置，如图 1 所示。定位还决定了设备是 BSG（P0 或可能 P2）还是 ISG（P1，可能 P2、P3 ＆P4）。

图 1. 轻度混合起动发电机的拓扑结构

虽然 MHEV 不像 BEV 那样是零排放车辆 (ZEV)，但与 ICE 车辆相比，它确实可以减少二氧化碳排放。这在大城市的缓慢交通中尤为明显，那里的空气污染通常最严重，对人类健康的影响最大。

如果安装在 P0 或 P1，则功能仅限于启停和能量回收。虽然 P0 和 P1 位置更容易集成单元，但此处的排放收益最低，因为如果 ICE 不旋转，则没有能量回收。在这种安排下，ICE 关闭算法不那么激进，这会减少 CO2 的节省。

当位于动力传动系统更靠后的位置 (P2-P4) 时，当 ISG 用作发电机时，可以在滑行或制动期间进行能量回收。即使 ICE 关闭，车辆的运动也会使后轴或驱动轴转动。由于 ISG 现在独立于 ICE，因此可以采用更激进的停机算法，从而实现更大的 CO2 减排。此外，在这些位置，电动驱动是可能的，这意味着车辆可以由 ISG 移动，同时用作电机。这对于起停交通或在接合 ICE 以提高速度之前从静止状态开始行驶非常有用。

BSG/ISG 的功率输出通常在 5 kW 到 25 kW 或更高的范围内，但由于在与高扭矩水平结合时可能会导致皮带打滑，因此对于皮带驱动解决方案而言，它通常处于低端.

目前，MHEV 占所有电动汽车销量的三分之一。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。恒定功率负载很高，需要应对频繁的能量峰值。BSG/ISG 通常安装在必须承受高温以及环境中的灰尘和湿气的地方。鉴于所有这些，设计体积小、重量轻但功能强大、长期高效且可靠的装置是一项挑战。

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编辑：hfy