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邁向輕度混合動力電動車的關鍵：皮帶/集成式起動發電機

發布時間：2021-09-03 來源：Marc Bracken 責任編輯：wenwei

【導讀】一個多世紀以來，車輛一直由內燃機（ICE）驅動。但您一定注意到了，隨著電動車（EV）的推出，情況正在迅速發生變化。整個汽車行業和主流新聞媒體都在討論這個話題。

邁向輕度混合動力電動車的關鍵：皮帶/集成式起動發電機

當我們想到 EV 時，很多人會想到純電池電動車 (BEV)。然而，EV 細分市場包括輕度混合動力電動車（MHEV）、混合動力電動車（HEV）、插電式混合動力電動車（PHEV）和 BEV 變體。MHEV 架構為汽車製造商修改現有車輛平台並減少二氧化碳排放提供了一個低影響路徑，同時無論是否有充電站可用，MHEV仍然能夠遠距離行駛。

皮帶式起動發電機（BSG）或集成式起動發電機（ISG）是這快速的電動車發展的一部分，專用於MHEV。該裝置有效地結合了ICE汽車中啟動電機和交流發電機的功能，並支持創建MHEV。

MHEV 通常有兩個電池：“傳統”的 12 V 鉛酸電池和 48 V 鋰離子 (Li-Ion) 電池。12 V 電池為許多“傳統”係統供電，而 48 V 電池為更高的負載如起動車輛或提供電力升壓/驅動的 BSG/ISG供電。

在ICE汽車上實施BSG/ISG可實現大量的額外功能，包括啟動-停止、滑行/製動時的能量回收、ICE發電，甚至是電力驅動（或增壓），具體取決於車輛的情況。其中有些功能可能沒那麼明顯，以至於駕駛者不會注意到他們的MHEV與傳統的ICE汽車不同，除非在使用過程中內燃機關閉。

功能和性能取決於BSG/ISG在動力總成中的位置，如圖 1 所示。這位置還決定了設備是 BSG（P0 或可能 P2）還是 ISG（P1，可能 P2、P3 ＆P4）。

邁向輕度混合動力電動車的關鍵：皮帶/集成式起動發電機

圖 1. 輕度混合動力起動發電機的拓撲結構

雖然MHEV不是像BEV那樣的零排放汽車（ZEV），但它確實比ICE汽車減少二氧化碳排放。這在大城市的慢行交通中尤其明顯，那裏的空氣汙染通常最嚴重，對人類健康影響最大。

如果安裝在P0或P1位置，則功能僅限於啟動-停止和能量回收。雖然P0和P1的位置更容易集成單元，但對排放的好處是最低的，因為如果ICE不旋轉就沒有能量回收。在這種配置下，ICE的關閉算法不太積極，這減少了二氧化碳的減排。

當在動力傳動係統中的位置更靠後時（P2-P4），如果ISG作為發電機運作，在滑行或製動期間可以進行能量回收。車輛的移動將使後軸或傳動軸轉動，即使ICE已關閉。由於ISG現在獨立於ICE，更積極的關閉算法是可能的，從而實現更多的二氧化碳減排。

此外，在這些位置，電力驅動是可能的，這意味著車輛可由ISG移動，同時作為一個電機運作。這在以下兩種情況中很有用：啟停交通，或從靜止狀態開始行駛，然後啟動ICE以提速。

BSG/ISG的功率輸出通常在5千瓦到25千瓦或更大的範圍內，但由於皮帶驅動方案在結合高水平的扭矩時可能會出現打滑的情況，因此通常麵向低端市場。

目前，MHEV 占所有電動車銷量的三分之一。預計這一比例至少會在 2026 年之前保持穩定，而 MHEV 的銷量將繼續以近 20% 的複合年增長率(CAGR)增長。

高性能BSG/ISG對於 MHEV 能夠實現其二氧化碳減排目標至關重要。恒定的電力負載很高，需要應對頻繁的能量峰值。BSG/ISG 通常安裝在必須耐高溫以及環境中的灰塵和濕氣的地方。鑒於所有這些，設計小巧、輕型但功能強大、長期高效且可靠的裝置是一項挑戰。

安森美(onsemi)擁有多種適用於BSG/ISG設計的先進半導體技術。其高功率80 V 和 100 V MOSFET可用作分立元件或集成到汽車功率模塊 (APM17M) 中，以提供增強的性能和簡化的設計。其用於汽車應用的所有器件都符合 AECQ-101 標準、AQG-324 標準（模塊）和生產件批準程序(PPAP) 標準。

來源：安森美

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