1前言
帶傳動一體化起動／發電機(BSG)轎車屬於弱混合動力電動汽車，採用皮帶驅動一體化起動／發電機技術，能夠有效降低油耗和改善排放。此種車輛結構較傳統車型改動小，控制簡單、成本低，容易實現產業化。本文結合BSG混合動力轎車的實際開發過程，對其動力系統參數進行了設計，並對轎車在BSG電機參與工作和不參與工作兩種狀態下的動力性、燃油經濟性和排放性能進行了對比試驗，為BSG混合動力轎車的產業化提供了依據。
2 BSG混合動力轎車結構及工作原理
BSG混合動力轎車動力系統結構如圖l所示，在發動機前端用皮帶傳動機構將一體化起動／發電機與發動機連接，取代了發動機原有的發電機，從而實現了混合動力系統的一體化。該混合動力系統保留了傳統轎車上的12 V起動電動機，以保證電池電量過低時發動機能正常起動。
BSG混合動力轎車要在保證汽車動力性能的前提下降低汽車燃油消耗量和排放，根據BSG混合動力轎車的結構和工作特性，應取消發動機怠速工況。
BSG轎車有4種基本工作模式：
a．起動工況起動時，BSG電機在短時間內將發動機加速至怠速轉速以上，然後汽油機才開始工作。
b．停車工況控制系統自動切斷汽油機供油，發動機處於關閉狀態。
c．減速工況駕駛員踩下制動踏板，向起動／發電機傳送信號，使其將車輛的動能轉化為電能並存儲起來。
d．正常行駛工況發動機正常工作。
3整車動力系統參數設計
3．1整車參數和設計性能要求
SG混合動力轎車以發動機為主要動力源，電機系統在發動機正常運轉情況下不工作。根據現有條件，經計算分析後選擇的發動機為某型1．6 L汽油機，其最大功率為77 kW(6 000 r／Inin)，最大扭矩為147 N·m(4 300 lI／min)。
3．2BSG電機參數設計
BSG電機一方面作為電動機快速拖動發動機達到怠速以上轉速，另一方面作為發電機給蓄電池充電。當發動機處於怠速工況時間較長時，控制系統自動使發動機和BSG電機停止工作；需要起步時，BSG電機快速起動發動機，實現發動機自動起停；正常行駛工況下，BSG電機和常規車用發電機一樣由發動機驅動發電，給蓄電池充電。當BSG電機作為電動機實現發動機的高轉速起動時，要求電機在較高轉速時具有較高的轉矩，其功率P需滿足起動功率PI和拖動發動機達到怠速以上轉速(設計時選定為1 100 r／Inin)時所需功率P2的要求，計算公式為：
本文研究的BSG混合動力轎車整車參數和設計性能要求如表1所示。
3．3發動機參數設計
3．4蓄電池參數設計
動力電池組選用鉛酸動力電池。由圖2可知，電機勵磁電流越大，起動時輸出扭矩越大，因此要求蓄電池能夠大電流放電。圖3為鉛酸動力電池輸出功率、效率與放電電流的關係圖。由圖3可知，隨著放電電流的增大，蓄電池效率降低，輸出功率先增大後減小。為了使蓄電池儘量工作在高效率區域，需要恰當選擇蓄電池的放電電流，因此選擇合理的蓄電池組母線電壓至關重要。
正常行駛工況下，傳動系的設計遵循傳統車輛傳動系的設計方法，但要與混合動力系統相匹配。本文采用機械式手動五擋變速器。經計算得傳動系最大傳動比為12．06，最小傳動比為2．6。在保證BSG混合動力轎車動力性能的條件下，以改善燃油經濟性為目標選擇主減速器的傳動比。圖4給出了裝有5擋變速器的汽車驅動特性曲線。從圖中可以看出通過選擇合適的變速器擋位數和各檔速比能使動力系統驅動力特性有較好的改善。根據現有條件確定的主減速器速比為3．333，各擋傳動比如表2所示。
4試驗結果及分析
為了驗證BSG電機對動力系統的影響及檢測所設計BSG混合動力汽車的性能，對轎車在BSG電機不參與工作和參與工作兩種狀態下，按照國家標準在實際道路上進行動力性能檢測試驗，並在汽車轉鼓試驗檯上進行燃油消耗量和排放汙染物的檢測試驗。
4．1動力性能試驗
根據GB／I'12534—90《汽車道路試驗方法通則》對BSG混合動力轎車進行了最高車速和起步連續換擋加速性能(0—100 kn以)試驗，試驗結果如表3和圖5所示。
由表3可知，BSG電機是否參與工作，對BSG混合動力轎車的最高車速沒有影響。由圖5可知，BSG電機參與工作後，0一100 km／b起步加速時間明顯縮短。雖然BSG電機在發動機運轉過程中不助力，但在起動時BSG電機快速拖動發動機達到怠速以上轉速，使起動時間明顯縮短，改善了轎車的起動性能。在起步階段，BSG電機參與工作時轎車的加速度明顯高於BSG電機不參與工作時轎車的加速度；發動機正常運轉後，BSG電機不再參與助力，轎車的加速度與BSG電機不參與工作時加速度相同。因此，BSG電機參與工作改善了BSG混合動力轎車的動力性能。
燃油消耗量和排放汙染物的檢測試驗根據GB／r12545—90《汽車燃油消耗量試驗方法》和GBll“2—89《輕型汽車排氣汙染物測量方法》的要求，在轉鼓試驗檯上按照典型循環行駛試驗工況模擬實際汽車運行狀況進行油耗測量和排放汙染物檢測。
在燃油消耗量檢測試驗中，試驗車輛質量為1378kg，採用質量式油耗傳感器進行油耗檢測。在發動機溫度達到正常工作範圍並穩定後，按NEDC工況連續進行了4次試驗，試驗結果如表4所列。連續4次試驗的燃油消耗量極限值與平均值誤差為3．4％。從表4的對比分析可以看出，BSG電機參與工作時，消除了發動機的怠速工況，發動機的燃油經濟性得到了提高，CO、HC排放顯著降低，NO；的排放也有所降低。汽車排放汙染物的測量方法為整車測量法，廢氣的取樣方法採用定容取樣法(CVS)，CVS系統數據如表5所列。
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