新型汽车起动发电合二为一

林丽

摘 要：进入二十一世纪之后，汽车产业突飞猛进，不仅汽车的整体质量得到了大幅提升，而且汽车的配件越来越齐全，尤其是电器产品的使用。当然，随之而来也产生了不少的问题，尤为突出的就是42V的车载电源不能满足整车电器设备的功率需求，也就是说汽车很可能在满载的状况下不能起动。目前，很多汽车制造商都在研发新型的起动器或者是发电机，以寻求本企业汽车的领先优势。前不久，宝马公司和雪铁龙公司接连宣布研发成功起动和发电二合一的新型引擎，成功的解决了这一问题。

关键词：新型；起动；发电；合二为一

中图分类号： U472.4 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）17-183-2

0 引言

随着经济水平的不断提高，人民对生活质量的要求也不断提高，就发电机功率不足的问题从技术上来讲是可以通过使用起动机和发电机集成工作来解决，但是，从经济效益上来讲，两台机器的就需要扩展空间和升级配套设备，显然这就不能收回其经济价值了。从实际应用上来讲，想要设计一套完整的驱动方案必须要综合考虑其他配套设备的结构，例如需要考虑发动机体积是否符合汽车设计结构、发动机在转速范围内发电的最大功率能否满足车载电器的需求等等。

1 新型汽车起动发电合二为一概述

稍微熟悉一点汽车构造的朋友都知道，汽车引擎盖底下除了发动机之外，还必须有发电机和起动马达。发电机在汽车引擎运转的时候向电瓶充电，而在发动汽车的时候要依靠电瓶的电让起动马达通过专门的传动装置起动汽车的发动机。几家汽车公司，正在研究把电机和起动马达合二为一的技术，用一台安装在汽车发动机内的单感应电动机，代替起动马达以及它跟发动机之间的专门传动装置和靠皮带驱动的发电机。这个启动发电机的定子装在曲轴箱上，转子则安装在曲轴上，整个发电起动机跟汽车的引擎成为一个整体。由于新型起动机要直接带动引擎，而一般的21伏特汽车电瓶没有这么大的力量，汽车还要增加一个63伏特的电瓶，它能够以每分钟50转的速度起动引擎，比普通起动机的速度高出8倍以上。这样，汽车引擎几乎在起动机转动的同时发动，减少了起动时的废气排放。相关人士认为，由于新型起动机起动速度快，这种汽车在城市内行驶遇到交通信号的时候可以随时熄火，而不给驾车者造成不便，从而进一步减少空气污染。下面针对西门子的高效起动发电机进行分析和研究。

2 西门子的高效起动发电机

德国西门子公司是世界公认电器产品行业领导者，不久前，位于雷根斯堡的汽车技术研发部发布了一台性能较优的起动发电机，根据实验数据报告，此次发布的这台机器的峰值功率已经达到8000W，而且可以保证正常运转功率超过百分之八十。相比之下，传统机器的1500W最大功率和百分之七十的工作效率实在是不值一提。设计人员表示，在设计过程中进行的技术革新和新技术的组合使用是提高机器功率的法宝。

2.1 概念设计

在设计中，采用科技最前沿的自动起停脉冲装置，这种装置的优势在于能够高效的利用电能，因此能够最大程度的降低油耗和减少大气污染物的排放。尽管这台起动机如此“完美”，但是，其最大的缺点就是不能使用现在汽车常规使用的12V电源，也就是说使用这种新型起动机的代价就是要重新配置包括传输功率设备、耗能设备等在内所有配套设置的更新换代，这样的代价改革明显在实际操作中会遭到封杀的，没有一家汽车企业愿意在汽车市场平民化的今天为了更新一个部件大幅的提升自己产品价格。而且在体积方面也受到了限制，由于这台机器需要较大的空间，因此必须将其装在发动机和变速器的曲轴上才较为合理。不过解决空间问题的同时把原本外部配置的电子式动力控制系统打入“冷宫”，成为“鸡肋”装置，与此同时，起动发电机的功率在低转速时就可以达到较高水平，所以就不需要关闭一些耗电设备来保障启动功率了。除此之外，这台起动发电机还有一个较大的优势就是在运行过程中采用无刷模式，也就是说这台机器在工作中几乎处于无磨损状态，能够最大程度的改善汽车的行驶状态。

2.2 扭矩问题

在扭矩问题上，研发人员也是煞费苦心，依靠扭矩控制系统和蓄电池控制系统的配合使用，恰好能在加速过程和减速过程中处于充电状态，另外再考虑回热式制动系统，那么一台汽车的所有制动系统必须形成统一协调的运行机制，这台起动发电机通过局域网和总域网与扭矩控制总线一起工作，合理计算实际扭矩，在汽车的行驶过程中不会出现任何卡顿现象。

3 辅助功能开发

3.1 起动效率的优势

德国机械以精密著称，西门子公司的设计产品尤为出色，在这台起动发电机的设计中辅助使用了自动起动——停机装置，在一定程度上保障了设备机构的无磨损工作，能够延长这台机器的使用寿命。经过对比试验，在系统设备零负荷的状态下，关闭发动机然后再起动至转速达到关闭前水平，所用时间较现在配置较好发动机所用时间减少一半。如果用户仍然不满足这种工作效率，可以使用脉冲起动技术就可以使发动转速提升的时间再缩短一半，这样的工作方式不仅节省了原料，而且还在很大程度上减少了尾气污染物的排放，保护了环境。

3.2 其他项目的优势

在起动发电机从低转速逐渐加速到高转速的过程中，处于助工状态的发电机部分会作为又一个起动器来进行启动工作，记过测算，在这种双起动器的工作状态下这台机器的工作效率可以达到“1+1>2”的效果。在控制减速的工作状态中，这台起动发电机依然能够表现出色，不仅能够高效率的把制动还能够把动能转化为电能储存在蓄电池中，不得不说，这种科技创新在实际应用中已经取得了非同凡响的社会效应。

4 社会使用调查

行内专业人士经过反复的论证，表示这种起动速度较快的起动发电机非常适用于交通拥挤的一线城市，尤其是在交通信号灯较多的路段和对驾驶水平较差的司机朋友来讲，出现意外熄火或者是主动熄火已经不会引起其他不便了，与此同时，减少尾气排放是环保部门所倡导的，有了这种起动发电机，熄火等红灯成为一种新的行车文明。

在时间紧张的现代社会，汽车俨然成为一种非常重要的出行方式。人们驾车出行一向是把安全放在第一位的，在现在的很多汽车上，虽然安装了很多防护措施，但是在紧急情况下很有可能会因为电机的功率不足而不能打开防护措置，这样的失败无疑是致命的。使用这种新型的起动发电机就必然不会出现这样的情况，首先是由于大功率电机的保障，其次是由蓄电池的保障，这样的双重保障就是给安全上了一道双保险。同时根据西门子公司发布的起动发电机配套设备，加入了两种新型的防护措施：第一是充气式窗帘，这种设计的会在汽车发生碰撞的0.025秒完成充气并形成保护，主要是保护驾驶员和乘客的头部和肩部，这在以前的汽车设计中是从未出现的，而且采用的新型复合材料更能够保障安全；第二是汽车座椅上安装的碰撞倾斜装置，也就是把驾驶员的重要部位避开撞击发生点，从根源上进行保护。

5 总结

目前，很多著名汽车公司已经研制出较为成熟的起动发电机，在接下来的时间里，不仅要继续完善起动发电机的各项性能，例如工作稳定性、体积等，还要进行配套延伸研发与之关联的各项设备。根据研究现状可以确定的是，必须要把整个引擎系统做一个大面积的革新才能基本实现起动发电机的量产应用，著名生产商宝马预期用五年的时间完成这项计划。人们消费水平不断提高，对于汽车的质量要求比价位的要求高得多，这样高质量的起动发电机一进入市场必然引起驾驶员的兴趣。

参 考 文 献

[1] 王秋荣.无轴承开关电机的分析与设计[D].北京：北京交通大学，2007.

[2] 苏丽英.汽车专业学组学术会议动态[J].汽车工程，1980（03）.

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