一、增程器系統(tǒng)簡(jiǎn)介

目前混合動(dòng)力汽車(chē)上主要的傳動(dòng)系統(tǒng)為啟停技術(shù)系統(tǒng)（Start-stop System），皮帶傳動(dòng)啟動(dòng)/發(fā)電一體化電機(jī)技術(shù)系統(tǒng)（Belt-Driven Starter Generator System，BSG）和集成啟動(dòng)/發(fā)電一體化電機(jī)技術(shù)系統(tǒng)（Integrated Starter Generator System，ISG），其中，ISG系統(tǒng)將電機(jī)轉(zhuǎn)子和發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸輸出端連接在一起，同時(shí)取消了原來(lái)的飛輪，相對(duì)于BSG系統(tǒng)而言，這種設(shè)計(jì)能提供輔助功率，更能適應(yīng)混合動(dòng)力汽車(chē)的使用要求。

ISG系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)集為一體，將混合動(dòng)力汽車(chē)的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化，有效降低了整車(chē)的質(zhì)量，主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、油箱、發(fā)電機(jī)控制器GCU以及發(fā)動(dòng)機(jī)控制器ECU組成，GCU控制發(fā)電機(jī)，ECU控制發(fā)動(dòng)機(jī)，GCU和ECU均通過(guò)CAN協(xié)議與VCU進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高效運(yùn)行其結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。ISG技術(shù)在一定程度上改善了發(fā)動(dòng)機(jī)的控制和能源管理，具有很大的發(fā)展前景。

增程器系統(tǒng)組成

由于ISG電機(jī)綜合了發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)，這使得其具有如下優(yōu)勢(shì)：（1）ISG 電機(jī)是大功率起動(dòng)電機(jī)，能平穩(wěn)地啟動(dòng)，非常適合于城市道路走走停停的行駛，而且在這種狀況下可以完全關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，減少污染氣體的排放。（2）ISG 電機(jī)可提供輔助動(dòng)力，在遇到惡劣路況時(shí)可提供動(dòng)力，通過(guò)提高汽車(chē)的功率，改善了汽車(chē)行駛性能。

二、增程器基本運(yùn)行模型

模式1：純電驅(qū)動(dòng)模式，動(dòng)力電池電量充足時(shí)，增程器停機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)從動(dòng)力電池取電驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。

模式2：功率跟隨模式，整車(chē)需求功率穩(wěn)定且發(fā)動(dòng)機(jī)工作在高效區(qū)，增程器發(fā)電直接給驅(qū)動(dòng)電機(jī)，不經(jīng)過(guò)動(dòng)力電池減少效率轉(zhuǎn)換。

模式3：行車(chē)充電模式，動(dòng)力電池電量較低且增程器功率富余，增程器同時(shí)提供能量驅(qū)動(dòng)車(chē)輛以及給動(dòng)力電池充電。

模式4：動(dòng)力增強(qiáng)模式，當(dāng)車(chē)輛急加速或者爬坡工況需求大功率時(shí)，增程器與動(dòng)力電池同時(shí)提供能量驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，滿足功力需求。

增程器控制系統(tǒng)整體構(gòu)架構(gòu)

三、軸向磁通永磁同步電機(jī)應(yīng)用于增程器

ISG系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)在于電機(jī)設(shè)計(jì)與控制技術(shù)，電池技術(shù)和整車(chē)控制技術(shù)。目前ISG電機(jī)主要采用感應(yīng)式電機(jī)，感應(yīng)式電機(jī)控制簡(jiǎn)單，運(yùn)行平穩(wěn)，可靠性高。但是感應(yīng)式電機(jī)調(diào)速困難，功率因數(shù)滯后。永磁同步電機(jī)由于其高轉(zhuǎn)矩特性和較寬的調(diào)速范圍，很適合作為 ISG系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)。軸向磁通永磁電機(jī)相比徑向磁通電機(jī)有著獨(dú)特的磁路設(shè)計(jì)，能實(shí)現(xiàn)電參數(shù)和磁參數(shù)的解耦，具有很高的功率密度和良好的轉(zhuǎn)矩性能，同時(shí)空間尺寸較小，結(jié)構(gòu)緊湊，很適合應(yīng)用在新能源汽車(chē)中。

軸向磁通電機(jī)與徑向磁通電機(jī)磁路對(duì)比

四、中豪軸向磁通永磁同步電機(jī)在輕卡增程器中的運(yùn)用

目前純電動(dòng)輕卡市場(chǎng)而言，100度電的純電動(dòng)輕卡僅能續(xù)航250公里左右，并且在北方地區(qū)冬季氣溫下降后續(xù)航里程大幅縮短。由于續(xù)航里程的限制，從而衍生出了混合動(dòng)力和增程式這兩種最佳的解決方案。

混合動(dòng)力側(cè)重解決傳統(tǒng)柴油卡車(chē)取得新能源路權(quán)優(yōu)惠的問(wèn)題，適用于傳統(tǒng)柴油輕卡大多數(shù)的場(chǎng)景工況。

增程式輕卡更適合日行駛200到300公里的城市配送。另外對(duì)于上裝需要持續(xù)電源的專(zhuān)用車(chē)（例如冷藏車(chē)），增程式相對(duì)于混合動(dòng)力更具備優(yōu)勢(shì)。增程式輕卡從動(dòng)力源來(lái)講，一般由一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)和一臺(tái)發(fā)電機(jī)組成的一套增程器。動(dòng)力選擇方面發(fā)動(dòng)機(jī)可分為汽油發(fā)動(dòng)機(jī)或者柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，排量根據(jù)廠家選型有所不同，以1.5T至2.5L發(fā)動(dòng)機(jī)為主。整套增程器額定輸出功率40kW-65kW左右。電池度數(shù)則一般攜帶約50度電左右，整體續(xù)航超600km。

中豪45kw增程器發(fā)電機(jī)產(chǎn)品

中豪60kw增程器發(fā)電機(jī)產(chǎn)品

就在前不久，杭州中豪電動(dòng)科技有限公司舉行了新型增程式發(fā)電機(jī)批產(chǎn)下線儀式，并與濟(jì)鈴科技達(dá)成50000臺(tái)（套）增程器項(xiàng)目戰(zhàn)略合作。中豪電動(dòng)所開(kāi)發(fā)的增程式軸向磁通發(fā)電產(chǎn)品具有以下顯著優(yōu)勢(shì)：

超薄超輕

增程器整體的輕量化結(jié)構(gòu)方案也是重點(diǎn)考量指標(biāo)。產(chǎn)品采用雙定子軸向磁通電機(jī)技術(shù)，體積較市場(chǎng)主流產(chǎn)品減小1/3，重量降低30%。其扁平化的結(jié)構(gòu)和低速高扭的性能特點(diǎn)完美匹配增程器產(chǎn)品對(duì)發(fā)電機(jī)的需求。電機(jī)安裝完后甚至未超出發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)。增程器整套系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)十分小巧，更能適應(yīng)整車(chē)裝配的狹小空間，滿足車(chē)輛輕量化需求。

增程器系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)對(duì)比

高可靠性

產(chǎn)品的盤(pán)式轉(zhuǎn)子采用了行業(yè)領(lǐng)先的碳纖維纏繞工藝，大大降低失效風(fēng)險(xiǎn)，可靠性高；此外，取消了傳統(tǒng)浸漆工藝，采用更為先進(jìn)的真空灌封工藝，在保證生產(chǎn)過(guò)程清潔環(huán)保的同時(shí)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大幅度提升，NVH性能提升明顯；另一方面，產(chǎn)品采用中豪自主研發(fā)的端面水道散熱方式，散熱效果極佳，顯著降低了發(fā)動(dòng)機(jī)熱傳導(dǎo)給電機(jī)帶來(lái)的不良影響，性能非常穩(wěn)定。

定子總成

低速高扭

由于軸向磁通電機(jī)的磁場(chǎng)方向是和轉(zhuǎn)軸平行，磁場(chǎng)為軸向分布，不但磁能密度大，而且交換能量的空間也大，轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)為盤(pán)式結(jié)構(gòu)，所以電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度相比徑向磁通電機(jī)大幅提高。

低成本

產(chǎn)品定子鐵芯采用沖卷一次成型工藝，材料利用率極高，較沖壓鐵芯，原料成本降低30%；而軸向永磁盤(pán)式電機(jī)，其獨(dú)特的磁通結(jié)構(gòu)，決定了其軸向厚度比常規(guī)電機(jī)薄2/3以上。轉(zhuǎn)子盤(pán)與飛輪結(jié)構(gòu)相似且軸向安裝，可代替增程器的飛輪部分，不僅在設(shè)計(jì)研發(fā)增程器時(shí)較大程度地降低了制造成本，還提高了能量轉(zhuǎn)換效率。

高效節(jié)能

從增程器的發(fā)電效率上來(lái)看，產(chǎn)品使用軸向磁通永磁電機(jī)去匹配發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳油耗點(diǎn)，會(huì)讓系統(tǒng)效率更高。在汽柴油發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速僅在1500rpm到3000rpm的工況下，軸向磁通永磁電機(jī)的效率高，且擁有很寬的高效區(qū)間。增程器系統(tǒng)綜合效率可達(dá)95%以上。高效發(fā)電系統(tǒng)，帶來(lái)的直接收益則是車(chē)輛的節(jié)油率可達(dá)20%以上。

發(fā)動(dòng)機(jī)萬(wàn)有特性圖? ? ? ? ? ? ??發(fā)電機(jī)效率MAP圖

中豪電動(dòng)積極響應(yīng)國(guó)家十四五規(guī)劃，堅(jiān)持全面電氣化、低碳化、信息化、智能化，秉承“節(jié)能減排、綠色能源”的理念，潛心打造“新型高功率密度軸向磁通電機(jī)技術(shù)”，已經(jīng)擁有該領(lǐng)域“高效電機(jī)技術(shù)”、“電機(jī)冷卻技術(shù)”、“集成電機(jī)技術(shù)”等三大核心技術(shù)以及全套批量生產(chǎn)和檢測(cè)工藝。中豪電動(dòng)憑借軸向磁通永磁電機(jī)發(fā)電技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，在增程器發(fā)電機(jī)領(lǐng)域首創(chuàng)了以永磁電機(jī)為載體，以輕量化、高可靠性、低成本、高效率為目標(biāo)的增程器系統(tǒng)，受到客戶的一致認(rèn)可。

審核編輯：黃飛

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