[發明專利]一種微混合動力車用BSG電機控制系統

有效

• 申請號: 201210220767.6
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN102739144A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 陳小江;熊本波;邱林;王冬;徐輝
• 申請（專利權）人: 深圳市航盛電子股份有限公司
• 主分類號: H02P9/30
• 分類號: H02P9/30;B60L15/02
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所 44248
• 代理人: 張立娟

技術領域

本發明屬于新能源汽車技術領域，特別涉及對怠速微混BSG（Belt-Starter?Generator，皮帶啟動發電機）啟停系統的BSG電機的控制系統。

背景技術

目前，汽車節能與環保技術主要有兩條路線：一條是針對傳統車輛進行改進來達到節能和環保的要求；另一條是新型節能與環保車輛的研發，包括替代燃料汽車(Alternative—Fuel?Vehicles，AFV)、混合動力電動汽車(Hybrid?ElectricVehicles，HEV)等。然而研發新型節能與環保車輛只能夠在新一代車輛上減少燃油消耗和C02的排放，并不能從根本上解決現有車輛的燃油浪費的問題。因為車輛在城市道路上行駛時，其怠速時間占總運行時間的很大一部分，其問的燃油消耗量約占總耗油量的30％。在汽車工況排放測試中，怠速期間排放的CO和HC量通常占總排放量的70％左右。

而在城市中，由于人口和車輛比較集中，造成了城市車輛運行工況的特殊性，特別是對于城市公交客車來說，停靠的站點多，再加上交通道口紅燈停車，起步和停車十分頻繁，造成了發動機產生的大部分能量在制動過程中以摩擦生熱的形式消耗掉了。又由于存在長時間的停車工況，使發動機長時間地處于怠速運轉狀態，造成車速低、油耗高、污染嚴重等問題。

因此，開發怠速啟停系統來消除怠速工況能夠在很大程度上節約燃油，提高車輛經濟性，具有廣闊的市場需求。

怠速啟停系統(?Idle?Stop＆Start?System，簡稱ISS)能夠在車輛停止時，使得發動機自動停止，而當駕駛員有起動車輛的意圖時(如踩下離合器踏板或加速踏板)，不需要手動點火就可以自動起動發動機，這避免了汽車在停車時不必要的燃油消耗和尾氣的排放。尤其對于在城市城區內行駛，車輛經常停止，而發動機則怠速運轉，并且汽車在城市道路中的怠速工況占25％以上，在汽車上安裝怠速啟停系統能夠將怠速消除，極大的提高城市汽車的燃油經濟性，而且對環境保護起到了一定的作用。在我國盡管轎車正一步一步走向家庭，家庭小汽車、軌道交通和城市公交客車將成為大城市、特大城市居民出行的主要運載工具，所以對怠速啟停系統的研發和產業化對我國節能減排，推進汽車產業的發展以及建設資源節約型社會都具有著重要意義。

怠速啟停系統是在傳統汽車發電機系統的基礎上做改進，可在傳統發動機的發電機皮帶輪系做輕微變動，即在其中增加張緊輪，以實現雙向扭矩傳輸。怠速起停系統BSG電機作為雙用：電動模式下提供正向力矩快速啟動發動機、發電模式下產生負力矩對12V電池充電。怠速起停BSG系統主要功能是在發動機怠速情況下，?BSG系統通過CAN總線與發動機管理系統交互整車控制信息，并根據整車的駕駛工況，自動地實現發動機的起停控制，從而減少怠速情況下的耗油狀況。

傳統汽車爪極發電機（Claw-pole?generator）電壓控制電路的電路原理如圖1所示。通過控制斬波電路的脈寬控制轉子勵磁電流，從而調節電機反電勢的幅值，最終達到控制整流電路的輸出電壓。

BSG電機是一種傳統的爪極發電機，怠速起停系統BSG電機控制電路的電路原理如圖2所示。基于MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor?Field-Effect?Transistor,?金屬-氧化層-半導體-場效晶體管，簡稱金氧半場效晶體管）可控功率器件的逆變電路及整流電路集成于一體。在發動機啟動控制時，BSG電機工作在電動模式，12V鉛酸電源提供電能通過逆變器輸出給BSG電機，BSG電機輸出正向力矩啟動發動機；在高速發電模式下，BSG控制器通過斬波器控制電機轉子的勵磁繞組電流，調節BSG的反電勢幅值，三相逆變器作為整流器，從而使電機對12V電池充電。

為了實現很高的BSG電機反電勢系數，BSG電機的轉子勵磁繞組由于繞組匝數多，繞組等效電感值偏大，電氣時間常數（電氣時間常數=繞組電感/繞組電阻，即T(E)=L(E)/R(E)）大。由于BSG電機的反電勢直接由轉子勵磁繞組電流來控制，大的繞組電感在通過斬波實現繞組電流控制時，電流變化的速率小，從而導致BSG電機無論在電動模式還是在發電模式下，電機的動態響應慢。

圖3示意的是常用BSG電機控制電路在BSG電機在啟動、穩定發電負載及發電卸載情況下的勵磁繞組電流隨時間變化情況。由于勵磁繞組大的電氣慣性，勵磁電流無論在加載電流增加及卸載電流下降的情況下，電流變化速率低，從而會引起12V電池端電壓出現欠壓、過壓的風險。