一體化啟動(dòng)-發(fā)電機(jī)原理和技術(shù)
由于常規(guī)發(fā)電機(jī)性能的限制，未來(lái)的42V車(chē)用電源不得不考慮采用新型的啟動(dòng)-發(fā)電機(jī)。該啟動(dòng)-發(fā)電機(jī)除了具有更大的功率和更高的效率之外，還肩負(fù)著其它功能。本文將對(duì)比各種不同類型的啟動(dòng)-發(fā)電機(jī)，闡述由西門(mén)子VDO汽車(chē)公司（位于德國(guó)維茨堡）研制的采腭式破碎機(jī)用異步發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。匰X癉v?iE尀?
&n旋流篩bsp;一、啟動(dòng)-發(fā)電機(jī)的基本方案
&nbs振動(dòng)臺(tái)p; 四、采用異步電機(jī)的一體化啟動(dòng)-發(fā)電機(jī)
螺旋輸送器; 圖5示出了一種采用異步電機(jī)的一體化啟動(dòng)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)。該電機(jī)關(guān)聯(lián)的電能出自42V蓄電瓶，通過(guò)平滑電容與42V蓄電瓶相連的三相逆變器用于電能轉(zhuǎn)換。
重型錘式破碎機(jī); 目前，仍然需要保留普通的14V電源，因?yàn)閹缀跛杏秒娫O(shè)備都是為該電壓制式設(shè)計(jì)的。為此，在從14V到42V的過(guò)渡階段，一體化啟動(dòng)-發(fā)電機(jī)需要提供一種額外的DC/DC（直流/直流）換流器，以供標(biāo)準(zhǔn)14V用電設(shè)備用。一般在汽車(chē)上除安裝著42V蓄電瓶之外，還配備有一個(gè)額外的14V蓄電瓶作為額外的儲(chǔ)能器用。西門(mén)子VDO汽車(chē)公司使用的DC/DC換流器以標(biāo)準(zhǔn)方式融合在電子控制單元里，并以標(biāo)準(zhǔn)方式將持續(xù)功率設(shè)計(jì)為2kW。一般采用的是雙向作用的換流器。采用這種換流器，14V的蓄電瓶功率既可額外提供冷啟動(dòng)，也可以從14V蓄電瓶向42V蓄電瓶補(bǔ)充電。為了避免DC/DC換流器中不必要的損耗，尤其是裝備有42V一體化啟動(dòng)-發(fā)電機(jī)的大功率用電設(shè)備將直接采用42V電平工作。
&震動(dòng)篩分機(jī)nbsp; 異步電機(jī)將根據(jù)電磁場(chǎng)的取向而調(diào)整其運(yùn)作。為了進(jìn)行電磁場(chǎng)定向調(diào)整，必須了解曲軸轉(zhuǎn)數(shù)，該轉(zhuǎn)數(shù)將由曲軸傳感器提供。該傳感器也使適時(shí)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火正時(shí)成為可能。
除了啟動(dòng)過(guò)程之外，發(fā)動(dòng)機(jī)還給其規(guī)定了轉(zhuǎn)數(shù)。調(diào)整一體化啟動(dòng)-發(fā)電機(jī)，通過(guò)局域網(wǎng)絡(luò)總線收到了扭矩值，該扭矩值在處于發(fā)電狀況時(shí)取消了負(fù)面影響，借助下面的電流調(diào)節(jié)回皮帶給煤機(jī)路將把該額定值調(diào)整到與曲軸的一致。
通過(guò)局域網(wǎng)絡(luò)總線可以同車(chē)上的上級(jí)調(diào)節(jié)裝置完全GXS型高效細(xì)粒原煤分級(jí)篩連通，像圖6那樣同監(jiān)控裝置對(duì)話。該監(jiān)控裝置不僅肩負(fù)著扭矩管理，而且還肩負(fù)著車(chē)上電源管理。此外，該監(jiān)控裝置經(jīng)過(guò)局域網(wǎng)絡(luò)總線進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)控制、變速箱控制（僅在自動(dòng)變速箱時(shí)）、蓄電瓶管理、負(fù)荷管理和并非最后的一體化啟動(dòng)-發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)。
監(jiān)控裝置的必要性是很明顯的：假如駕駛員想用力加速，則一體化啟動(dòng)-發(fā)電機(jī)可以提供一部分必需輕型輸送機(jī)的扭矩。但是，如果同時(shí)有許多電器設(shè)備在工作，則必須具有很高的發(fā)電機(jī)功率。就啟動(dòng)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)而言，存在著目標(biāo)沖突：它必須同時(shí)進(jìn)行啟動(dòng)和發(fā)電。在這種情況下，監(jiān)控裝置通過(guò)預(yù)先規(guī)定的相應(yīng)的扭矩值作出裁決，一體化啟動(dòng)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)應(yīng)該執(zhí)行兩個(gè)功能的哪一個(gè)。這種裁決將受蓄電瓶充電狀況的影響，或者受異步電機(jī)繞組溫度的影響，一體化啟動(dòng)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)除了將一系列其他數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)達(dá)給監(jiān)控裝置之外，也將該繞組溫度轉(zhuǎn)達(dá)給監(jiān)控裝置。
五、采用異步電機(jī)的一體槽型傳感器化啟動(dòng)-發(fā)電機(jī)性能
&nbs倉(cāng)壁振打器p; 必須指出，雖然在小轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)可以有很高的輸出功率，但是卻需要具有如圖8所示的高扭矩。所以必須保障發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)也能提供這樣的扭矩。否則，一體化啟動(dòng)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)必須工作在半負(fù)荷區(qū)。
圖9移動(dòng)式帶式輸送機(jī)和圖10概略介紹了熱啟動(dòng)特性和啟動(dòng)特性。兩個(gè)圖都顯示了啟動(dòng)扭矩、所屬的系統(tǒng)效率（電機(jī)加電子單元的效率）和作為轉(zhuǎn)數(shù)函數(shù)需要的蓄電瓶功率。
根據(jù)圖9的曲線提供的蓄電瓶功率被限定在6.0kW。因?yàn)樵跓釂?dòng)和啟動(dòng)時(shí)處于暫時(shí)工作狀態(tài)，這種限制一般都留有余地。根據(jù)圖10的曲線提供的更高的蓄電瓶功率也允許留有相應(yīng)的余地。由監(jiān)控裝置密封錘式破碎機(jī)預(yù)先給出的扭矩理論值在兩種情況下都被限定為最大200N·m。
從圖10看到，在小轉(zhuǎn)數(shù)區(qū)發(fā)動(dòng)機(jī)具有高效率的扭矩支撐，在800r/min時(shí)，扭矩為100N·m，而在1000r/min時(shí)至少還能達(dá)到75N·m。這一額外扭矩可以用于提高汽車(chē)行駛動(dòng)力性。不過(guò)，通常在會(huì)車(chē)時(shí)該發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩將被監(jiān)控裝置收回。結(jié)果，提高了總效率并降低高頻振動(dòng)篩了油耗和廢氣排放。另外，也可以有針對(duì)性地利用一體化啟動(dòng)-發(fā)電機(jī)的額外扭矩，以便人們從一開(kāi)始便將發(fā)動(dòng)機(jī)做得較小。
為了實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)-停機(jī)功能，在從停機(jī)到600r/min的怠速轉(zhuǎn)數(shù)范圍內(nèi)必須具有很高的扭矩。因?yàn)樵谥匦聠?dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)必須在200～300ms的極短時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)起來(lái)。在這么短的時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)必須由一體化啟動(dòng)-發(fā)電機(jī)以怠速轉(zhuǎn)數(shù)加速；當(dāng)微型螺旋喂料機(jī)達(dá)到這一轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，才開(kāi)始噴油過(guò)程。只要采用這種方法便可以達(dá)到想要的低油耗和低廢氣排放。為了實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)-停機(jī)功能，通常停機(jī)狀態(tài)的200N·m和怠速狀態(tài)的72N·m間的扭矩已經(jīng)繪在了圖9上。熱啟動(dòng)也不存在任何問(wèn)題。如果按照?qǐng)D10提供極高的扭矩，也不對(duì)蓄電瓶功率加以限制，兩個(gè)功能便可以極其順暢地實(shí)施。
目前，西門(mén)子VDO汽車(chē)公司的一體化啟動(dòng)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)正在接受各汽車(chē)生產(chǎn)廠家的啟動(dòng)功能、再生制動(dòng)試驗(yàn)，主要是啟動(dòng)-停機(jī)功能的考核試驗(yàn)。這些廠家公布了試驗(yàn)循環(huán)中燃油節(jié)省值和廢氣排放下降值分別高達(dá)15%至20%。
六、結(jié)束語(yǔ)
新型一體化啟動(dòng)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)為未來(lái)汽車(chē)提供了極大的改進(jìn)潛力。一方面它可以完全滿足汽車(chē)內(nèi)對(duì)電能的增長(zhǎng)需求，進(jìn)而提高駕駛舒適性。另一方面通過(guò)使用一體化啟動(dòng)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)可以使燃油節(jié)省高達(dá)15％至20％，并使廢氣排放減少同樣高的數(shù)量。
在考慮到所有優(yōu)缺點(diǎn)后，采用異步電機(jī)是一體化啟動(dòng)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的最佳解決辦法。西門(mén)子VDO汽車(chē)公司通過(guò)成熟的解決辦法提供了相應(yīng)的一體化啟動(dòng)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。采用異步電機(jī)的一體化啟動(dòng)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)符合汽車(chē)業(yè)要求的價(jià)格低廉、結(jié)實(shí)、安全的解決方案。
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