随着电动技术的不断向前发展,48V电动轻混系统成为现阶段最经济的主流解决方案,包括奥迪、宝马、奔驰在内的众多大厂均有大规模的应用,成为轻混系统的代名词。作为轻度混合动力系统核心设备,皮带集成式起动发电机(belt-integrated starter-generator,简称BISG)并不为人所知,但由于结构简单、传动稳定且优势,在不远的将来,除了混合动力车、插混动力车和电动车外,每台新车都将配备BISG技术。
BISG技术最新的应用是福特Puma和嘉年华的48V轻混系统,为1.0升涡轮增压3缸汽油发动机提供额外的扭矩。BISG在扭矩替代模式下可以产生高达的24 Nm的扭矩,从而减少了发动机的工作量,而在扭矩补偿模式下,还可以将发动机的峰值扭矩提高20 Nm。除此之外,应用BISG技术还能够降低发动机的压缩比,安装更大的涡轮增压器,同时利用BISG的扭矩来抵消随之而来的涡轮滞后现象。
与那些早期48V轻混系统相反,BISG实际上是一个螺栓紧固的套件,并且在机械上尽可能地简单,用来代替发动机的12V交流发电机。本质来说,它就是一台功率更高、体积稍大一些的交流发电机和电动机,额定电压为48V而不是12V,最高输出功率可达20 Ps。
如字面意思所示,与交流发电机类似,BISG通过皮带驱动集成到传动系统之中。作为混动驱动电动机工作时,BISG可将扭矩传递到发动机曲轴上;而驾驶员松开油门时,曲轴将扭矩传递回BISG,BISG切换为发电机模式,将汽车行驶动能转换回电能,工作原理与传统的交流发电机完全相同。此外,BISG还可以在停起过程中起动发动机,但通常情况下是通过常规的12V起动电动机冷起动,避免皮带打滑,比如上述的福特发动机。
与常规的交流发电机驱动相比,驱动皮带利用额外的惰轮皮带轮(类似于凸轮轴驱动)防止皮带打滑,可以更稳定可靠地将电动机的扭矩传递到发动机。由于排量越小发动机阻力越小,特别是在重新起动,因此随着48V技术从昂贵的高端车型下沉到低价的普通车之上,实现皮带驱动变得越来越容易。
尽管48V轻混系统中只是用BISG代替了12V交流发电机,但在应用过程中还需要安装一些其他小零件。其中,BISG壳体集成了一个用来在BISG的交流电和电池的直流电之间转换的逆变器。除了常规12V电池外,48V电池组还要为车灯、仪表、起动机和其他常规电气设备供电。