一、增程器系統簡介

目前混合動力汽車上主要的傳動系統為啟停技術系統（Start-stop System），皮帶傳動啟動/發電一體化電機技術系統（Belt-Driven Starter Generator System，BSG）和集成啟動/發電一體化電機技術系統（Integrated Starter Generator System，ISG），其中，ISG系統將電機轉子和發動機曲軸輸出端連接在一起，同時取消了原來的飛輪，相對于BSG系統而言，這種設計能提供輔助功率，更能適應混合動力汽車的使用要求。

ISG系統的發動機和電動機集為一體，將混合動力汽車的傳動系統進行簡化，有效降低了整車的質量，主要由發動機、發電機、油箱、發電機控制器GCU以及發動機控制器ECU組成，GCU控制發電機，ECU控制發動機，GCU和ECU均通過CAN協議與VCU進行通訊，實現系統的高效運行其結構示意圖如圖所示。ISG技術在一定程度上改善了發動機的控制和能源管理，具有很大的發展前景。

增程器系統組成

由于ISG電機綜合了發動機和電動機，這使得其具有如下優勢：（1）ISG 電機是大功率起動電機，能平穩地啟動，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閉發動機，減少污染氣體的排放。（2）ISG 電機可提供輔助動力，在遇到惡劣路況時可提供動力，通過提高汽車的功率，改善了汽車行駛性能。

二、增程器基本運行模型

模式1：純電驅動模式，動力電池電量充足時，增程器停機，驅動電機從動力電池取電驅動車輛。

模式2：功率跟隨模式，整車需求功率穩定且發動機工作在高效區，增程器發電直接給驅動電機，不經過動力電池減少效率轉換。

模式3：行車充電模式，動力電池電量較低且增程器功率富余，增程器同時提供能量驅動車輛以及給動力電池充電。

模式4：動力增強模式，當車輛急加速或者爬坡工況需求大功率時，增程器與動力電池同時提供能量驅動車輛，滿足功力需求。

增程器控制系統整體構架構

三、軸向磁通永磁同步電機應用于增程器

ISG系統的關鍵技術在于電機設計與控制技術，電池技術和整車控制技術。目前ISG電機主要采用感應式電機，感應式電機控制簡單，運行平穩，可靠性高。但是感應式電機調速困難，功率因數滯后。永磁同步電機由于其高轉矩特性和較寬的調速范圍，很適合作為 ISG系統中的發電機。軸向磁通永磁電機相比徑向磁通電機有著獨特的磁路設計，能實現電參數和磁參數的解耦，具有很高的功率密度和良好的轉矩性能，同時空間尺寸較小，結構緊湊，很適合應用在新能源汽車中。

軸向磁通電機與徑向磁通電機磁路對比

四、中豪軸向磁通永磁同步電機在輕卡增程器中的運用

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

混合動力側重解決傳統柴油卡車取得新能源路權優惠的問題，適用于傳統柴油輕卡大多數的場景工況。

增程式輕卡更適合日行駛200到300公里的城市配送。另外對于上裝需要持續電源的專用車（例如冷藏車），增程式相對于混合動力更具備優勢。增程式輕卡從動力源來講，一般由一臺發動機和一臺發電機組成的一套增程器。動力選擇方面發動機可分為汽油發動機或者柴油發動機，排量根據廠家選型有所不同，以1.5T至2.5L發動機為主。整套增程器額定輸出功率40kW-65kW左右。電池度數則一般攜帶約50度電左右，整體續航超600km。

中豪45kw增程器發電機產品

中豪60kw增程器發電機產品

就在前不久，杭州中豪電動科技有限公司舉行了新型增程式發電機批產下線儀式，并與濟鈴科技達成50000臺（套）增程器項目戰略合作。中豪電動所開發的增程式軸向磁通發電產品具有以下顯著優勢：

超薄超輕

增程器整體的輕量化結構方案也是重點考量指標。產品采用雙定子軸向磁通電機技術，體積較市場主流產品減小1/3，重量降低30%。其扁平化的結構和低速高扭的性能特點完美匹配增程器產品對發電機的需求。電機安裝完后甚至未超出發動機的進氣系統。增程器整套系統的結構設計十分小巧，更能適應整車裝配的狹小空間，滿足車輛輕量化需求。

增程器系統優勢對比

高可靠性

產品的盤式轉子采用了行業領先的碳纖維纏繞工藝，大大降低失效風險，可靠性高；此外，取消了傳統浸漆工藝，采用更為先進的真空灌封工藝，在保證生產過程清潔環保的同時，結構強度大幅度提升，NVH性能提升明顯；另一方面，產品采用中豪自主研發的端面水道散熱方式，散熱效果極佳，顯著降低了發動機熱傳導給電機帶來的不良影響，性能非常穩定。

定子總成

低速高扭

由于軸向磁通電機的磁場方向是和轉軸平行，磁場為軸向分布，不但磁能密度大，而且交換能量的空間也大，轉子設計為盤式結構，所以電機的轉矩密度相比徑向磁通電機大幅提高。

低成本

產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%；而軸向永磁盤式電機，其獨特的磁通結構，決定了其軸向厚度比常規電機薄2/3以上。轉子盤與飛輪結構相似且軸向安裝，可代替增程器的飛輪部分，不僅在設計研發增程器時較大程度地降低了制造成本，還提高了能量轉換效率。

高效節能

從增程器的發電效率上來看，產品使用軸向磁通永磁電機去匹配發動機的最佳油耗點，會讓系統效率更高。在汽柴油發動機額定轉速僅在1500rpm到3000rpm的工況下，軸向磁通永磁電機的效率高，且擁有很寬的高效區間。增程器系統綜合效率可達95%以上。高效發電系統，帶來的直接收益則是車輛的節油率可達20%以上。

發動機萬有特性圖? ? ? ? ? ? ??發電機效率MAP圖

中豪電動積極響應國家十四五規劃，堅持全面電氣化、低碳化、信息化、智能化，秉承“節能減排、綠色能源”的理念，潛心打造“新型高功率密度軸向磁通電機技術”，已經擁有該領域“高效電機技術”、“電機冷卻技術”、“集成電機技術”等三大核心技術以及全套批量生產和檢測工藝。中豪電動憑借軸向磁通永磁電機發電技術的優勢，在增程器發電機領域首創了以永磁電機為載體，以輕量化、高可靠性、低成本、高效率為目標的增程器系統，受到客戶的一致認可。

審核編輯：黃飛

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