輕度混合動力電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)分析

一個(gè)多世紀(jì)以來，車輛一直由內(nèi)燃機(jī) (ICE) 提供動力。但是，您一定會注意到，隨著電動汽車 (EV) 的推出，情況正在迅速發(fā)生變化。整個(gè)汽車行業(yè)和主流新聞媒體都在討論這個(gè)話題。

當(dāng)我們想到 EV 時(shí)，很多人會想到純電池電動汽車 (BEV)。但是，EV 細(xì)分市場包括 MHEV（輕度混合動力）、HEV（混合動力）、PHEV（插電式混合動力）和 BEV 變體。MHEV 架構(gòu)為汽車制造商提供了一條低影響路徑，可以修改現(xiàn)有車輛平臺并減少二氧化碳排放，同時(shí)無論充電站是否可用，仍然能夠長距離行駛。

所述帶起動器發(fā)電機(jī)（BSG）或集成啟動發(fā)電機(jī)（ISG）是這種快速的一部分EV發(fā)展，專門用于MHEVs。該裝置有效地結(jié)合了 ICE 車輛中啟動電機(jī)和交流發(fā)電機(jī)的功能，并允許創(chuàng)建 MHEV。

MHEV 通常有兩個(gè)電池；“傳統(tǒng)”的 12V 鉛酸電池和 48V 鋰離子 (Li-Ion) 電池。12V 電池為許多“傳統(tǒng)”系統(tǒng)供電，而 48V 電池為更高的負(fù)載供電，例如用于啟動車輛或提供電力升壓/驅(qū)動的 BSG/ISG。

在 ICE 車輛上實(shí)施 BSG/ISG 可實(shí)現(xiàn)大量額外功能，包括啟停、滑行/制動期間的能量回收、ICE 產(chǎn)生的能量，甚至取決于車輛的電力驅(qū)動（或增壓）。其中一些可能非常微妙，以至于駕駛員不會注意到他們的 MHEV 與傳統(tǒng)的 ICE 車輛不同，除非 ICE 在使用過程中關(guān)閉。

功能和性能取決于BSG/ISG在動力系統(tǒng)中的位置，如圖 1 所示。定位還決定了設(shè)備是 BSG（P0 或可能 P2）還是 ISG（P1，可能 P2、P3 ＆P4）。

圖 1. 輕度混合起動發(fā)電機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

雖然 MHEV 不像 BEV 那樣是零排放車輛 (ZEV)，但與 ICE 車輛相比，它確實(shí)可以減少二氧化碳排放。這在大城市的緩慢交通中尤為明顯，那里的空氣污染通常最嚴(yán)重，對人類健康的影響最大。

如果安裝在 P0 或 P1，則功能僅限于啟停和能量回收。雖然 P0 和 P1 位置更容易集成單元，但此處的排放收益最低，因?yàn)槿绻?ICE 不旋轉(zhuǎn)，則沒有能量回收。在這種安排下，ICE 關(guān)閉算法不那么激進(jìn)，這會減少 CO2 的節(jié)省。

當(dāng)位于動力傳動系統(tǒng)更靠后的位置 (P2-P4) 時(shí)，當(dāng) ISG 用作發(fā)電機(jī)時(shí)，可以在滑行或制動期間進(jìn)行能量回收。即使 ICE 關(guān)閉，車輛的運(yùn)動也會使后軸或驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動。由于 ISG 現(xiàn)在獨(dú)立于 ICE，因此可以采用更激進(jìn)的停機(jī)算法，從而實(shí)現(xiàn)更大的 CO2 減排。此外，在這些位置，電動驅(qū)動是可能的，這意味著車輛可以由 ISG 移動，同時(shí)用作電機(jī)。這對于起停交通或在接合 ICE 以提高速度之前從靜止?fàn)顟B(tài)開始行駛非常有用。

BSG/ISG 的功率輸出通常在 5 kW 到 25 kW 或更高的范圍內(nèi)，但由于在與高扭矩水平結(jié)合時(shí)可能會導(dǎo)致皮帶打滑，因此對于皮帶驅(qū)動解決方案而言，它通常處于低端.

目前，MHEV 占所有電動汽車銷量的三分之一。預(yù)計(jì)這一比例至少會在 2026 年之前保持穩(wěn)定，而 MHEV 的銷量將繼續(xù)以近 20% 的復(fù)合年增長率增長。

高性能BSG/ISG對于 MHEV 能夠?qū)崿F(xiàn)其二氧化碳減排目標(biāo)至關(guān)重要。恒定功率負(fù)載很高，需要應(yīng)對頻繁的能量峰值。BSG/ISG 通常安裝在必須承受高溫以及環(huán)境中的灰塵和濕氣的地方。鑒于所有這些，設(shè)計(jì)體積小、重量輕但功能強(qiáng)大、長期高效且可靠的裝置是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

安森美半導(dǎo)體擁有多種適用于BSG/ISG設(shè)計(jì)的先進(jìn)半導(dǎo)體技術(shù)。他們的高功率80V 和 100V MOSFET可作為分立元件提供或集成到汽車電源模塊 (APM17M) 中，以提供增強(qiáng)的性能和簡化的設(shè)計(jì)。用于汽車應(yīng)用的所有組件均符合 AECQ-101 標(biāo)準(zhǔn)、AQG-324 標(biāo)準(zhǔn)（模塊）和 PPAP 標(biāo)準(zhǔn)。

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