林麗

摘 要：進(jìn)入二十一世紀(jì)之后，汽車產(chǎn)業(yè)突飛猛進(jìn)，不僅汽車的整體質(zhì)量得到了大幅提升，而且汽車的配件越來越齊全，尤其是電器產(chǎn)品的使用。當(dāng)然，隨之而來也產(chǎn)生了不少的問題，尤為突出的就是42V的車載電源不能滿足整車電器設(shè)備的功率需求，也就是說汽車很可能在滿載的狀況下不能起動(dòng)。目前，很多汽車制造商都在研發(fā)新型的起動(dòng)器或者是發(fā)電機(jī)，以尋求本企業(yè)汽車的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。前不久，寶馬公司和雪鐵龍公司接連宣布研發(fā)成功起動(dòng)和發(fā)電二合一的新型引擎，成功的解決了這一問題。

關(guān)鍵詞：新型；起動(dòng)；發(fā)電；合二為一

中圖分類號(hào)： U472.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）17-183-2

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，人民對(duì)生活質(zhì)量的要求也不斷提高，就發(fā)電機(jī)功率不足的問題從技術(shù)上來講是可以通過使用起動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)集成工作來解決，但是，從經(jīng)濟(jì)效益上來講，兩臺(tái)機(jī)器的就需要擴(kuò)展空間和升級(jí)配套設(shè)備，顯然這就不能收回其經(jīng)濟(jì)價(jià)值了。從實(shí)際應(yīng)用上來講，想要設(shè)計(jì)一套完整的驅(qū)動(dòng)方案必須要綜合考慮其他配套設(shè)備的結(jié)構(gòu)，例如需要考慮發(fā)動(dòng)機(jī)體積是否符合汽車設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)發(fā)電的最大功率能否滿足車載電器的需求等等。

1 新型汽車起動(dòng)發(fā)電合二為一概述

稍微熟悉一點(diǎn)汽車構(gòu)造的朋友都知道，汽車引擎蓋底下除了發(fā)動(dòng)機(jī)之外，還必須有發(fā)電機(jī)和起動(dòng)馬達(dá)。發(fā)電機(jī)在汽車引擎運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候向電瓶充電，而在發(fā)動(dòng)汽車的時(shí)候要依靠電瓶的電讓起動(dòng)馬達(dá)通過專門的傳動(dòng)裝置起動(dòng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)。幾家汽車公司，正在研究把電機(jī)和起動(dòng)馬達(dá)合二為一的技術(shù)，用一臺(tái)安裝在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的單感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，代替起動(dòng)馬達(dá)以及它跟發(fā)動(dòng)機(jī)之間的專門傳動(dòng)裝置和靠皮帶驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)。這個(gè)啟動(dòng)發(fā)電機(jī)的定子裝在曲軸箱上，轉(zhuǎn)子則安裝在曲軸上，整個(gè)發(fā)電起動(dòng)機(jī)跟汽車的引擎成為一個(gè)整體。由于新型起動(dòng)機(jī)要直接帶動(dòng)引擎，而一般的21伏特汽車電瓶沒有這么大的力量，汽車還要增加一個(gè)63伏特的電瓶，它能夠以每分鐘50轉(zhuǎn)的速度起動(dòng)引擎，比普通起動(dòng)機(jī)的速度高出8倍以上。這樣，汽車引擎幾乎在起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)發(fā)動(dòng)，減少了起動(dòng)時(shí)的廢氣排放。相關(guān)人士認(rèn)為，由于新型起動(dòng)機(jī)起動(dòng)速度快，這種汽車在城市內(nèi)行駛遇到交通信號(hào)的時(shí)候可以隨時(shí)熄火，而不給駕車者造成不便，從而進(jìn)一步減少空氣污染。下面針對(duì)西門子的高效起動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行分析和研究。

2 西門子的高效起動(dòng)發(fā)電機(jī)

德國(guó)西門子公司是世界公認(rèn)電器產(chǎn)品行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，不久前，位于雷根斯堡的汽車技術(shù)研發(fā)部發(fā)布了一臺(tái)性能較優(yōu)的起動(dòng)發(fā)電機(jī)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)告，此次發(fā)布的這臺(tái)機(jī)器的峰值功率已經(jīng)達(dá)到8000W，而且可以保證正常運(yùn)轉(zhuǎn)功率超過百分之八十。相比之下，傳統(tǒng)機(jī)器的1500W最大功率和百分之七十的工作效率實(shí)在是不值一提。設(shè)計(jì)人員表示，在設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行的技術(shù)革新和新技術(shù)的組合使用是提高機(jī)器功率的法寶。

2.1 概念設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)中，采用科技最前沿的自動(dòng)起停脈沖裝置，這種裝置的優(yōu)勢(shì)在于能夠高效的利用電能，因此能夠最大程度的降低油耗和減少大氣污染物的排放。盡管這臺(tái)起動(dòng)機(jī)如此“完美”，但是，其最大的缺點(diǎn)就是不能使用現(xiàn)在汽車常規(guī)使用的12V電源，也就是說使用這種新型起動(dòng)機(jī)的代價(jià)就是要重新配置包括傳輸功率設(shè)備、耗能設(shè)備等在內(nèi)所有配套設(shè)置的更新?lián)Q代，這樣的代價(jià)改革明顯在實(shí)際操作中會(huì)遭到封殺的，沒有一家汽車企業(yè)愿意在汽車市場(chǎng)平民化的今天為了更新一個(gè)部件大幅的提升自己產(chǎn)品價(jià)格。而且在體積方面也受到了限制，由于這臺(tái)機(jī)器需要較大的空間，因此必須將其裝在發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器的曲軸上才較為合理。不過解決空間問題的同時(shí)把原本外部配置的電子式動(dòng)力控制系統(tǒng)打入“冷宮”，成為“雞肋”裝置，與此同時(shí)，起動(dòng)發(fā)電機(jī)的功率在低轉(zhuǎn)速時(shí)就可以達(dá)到較高水平，所以就不需要關(guān)閉一些耗電設(shè)備來保障啟動(dòng)功率了。除此之外，這臺(tái)起動(dòng)發(fā)電機(jī)還有一個(gè)較大的優(yōu)勢(shì)就是在運(yùn)行過程中采用無刷模式，也就是說這臺(tái)機(jī)器在工作中幾乎處于無磨損狀態(tài)，能夠最大程度的改善汽車的行駛狀態(tài)。

2.2 扭矩問題

在扭矩問題上，研發(fā)人員也是煞費(fèi)苦心，依靠扭矩控制系統(tǒng)和蓄電池控制系統(tǒng)的配合使用，恰好能在加速過程和減速過程中處于充電狀態(tài)，另外再考慮回?zé)崾街苿?dòng)系統(tǒng)，那么一臺(tái)汽車的所有制動(dòng)系統(tǒng)必須形成統(tǒng)一協(xié)調(diào)的運(yùn)行機(jī)制，這臺(tái)起動(dòng)發(fā)電機(jī)通過局域網(wǎng)和總域網(wǎng)與扭矩控制總線一起工作，合理計(jì)算實(shí)際扭矩，在汽車的行駛過程中不會(huì)出現(xiàn)任何卡頓現(xiàn)象。

3 輔助功能開發(fā)

3.1 起動(dòng)效率的優(yōu)勢(shì)

德國(guó)機(jī)械以精密著稱，西門子公司的設(shè)計(jì)產(chǎn)品尤為出色，在這臺(tái)起動(dòng)發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)中輔助使用了自動(dòng)起動(dòng)——停機(jī)裝置，在一定程度上保障了設(shè)備機(jī)構(gòu)的無磨損工作，能夠延長(zhǎng)這臺(tái)機(jī)器的使用壽命。經(jīng)過對(duì)比試驗(yàn)，在系統(tǒng)設(shè)備零負(fù)荷的狀態(tài)下，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)然后再起動(dòng)至轉(zhuǎn)速達(dá)到關(guān)閉前水平，所用時(shí)間較現(xiàn)在配置較好發(fā)動(dòng)機(jī)所用時(shí)間減少一半。如果用戶仍然不滿足這種工作效率，可以使用脈沖起動(dòng)技術(shù)就可以使發(fā)動(dòng)轉(zhuǎn)速提升的時(shí)間再縮短一半，這樣的工作方式不僅節(jié)省了原料，而且還在很大程度上減少了尾氣污染物的排放，保護(hù)了環(huán)境。

3.2 其他項(xiàng)目的優(yōu)勢(shì)

在起動(dòng)發(fā)電機(jī)從低轉(zhuǎn)速逐漸加速到高轉(zhuǎn)速的過程中，處于助工狀態(tài)的發(fā)電機(jī)部分會(huì)作為又一個(gè)起動(dòng)器來進(jìn)行啟動(dòng)工作，記過測(cè)算，在這種雙起動(dòng)器的工作狀態(tài)下這臺(tái)機(jī)器的工作效率可以達(dá)到“1+1>2”的效果。在控制減速的工作狀態(tài)中，這臺(tái)起動(dòng)發(fā)電機(jī)依然能夠表現(xiàn)出色，不僅能夠高效率的把制動(dòng)還能夠把動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存在蓄電池中，不得不說，這種科技創(chuàng)新在實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)取得了非同凡響的社會(huì)效應(yīng)。

4 社會(huì)使用調(diào)查

行內(nèi)專業(yè)人士經(jīng)過反復(fù)的論證，表示這種起動(dòng)速度較快的起動(dòng)發(fā)電機(jī)非常適用于交通擁擠的一線城市，尤其是在交通信號(hào)燈較多的路段和對(duì)駕駛水平較差的司機(jī)朋友來講，出現(xiàn)意外熄火或者是主動(dòng)熄火已經(jīng)不會(huì)引起其他不便了，與此同時(shí)，減少尾氣排放是環(huán)保部門所倡導(dǎo)的，有了這種起動(dòng)發(fā)電機(jī)，熄火等紅燈成為一種新的行車文明。

在時(shí)間緊張的現(xiàn)代社會(huì)，汽車儼然成為一種非常重要的出行方式。人們駕車出行一向是把安全放在第一位的，在現(xiàn)在的很多汽車上，雖然安裝了很多防護(hù)措施，但是在緊急情況下很有可能會(huì)因?yàn)殡姍C(jī)的功率不足而不能打開防護(hù)措置，這樣的失敗無疑是致命的。使用這種新型的起動(dòng)發(fā)電機(jī)就必然不會(huì)出現(xiàn)這樣的情況，首先是由于大功率電機(jī)的保障，其次是由蓄電池的保障，這樣的雙重保障就是給安全上了一道雙保險(xiǎn)。同時(shí)根據(jù)西門子公司發(fā)布的起動(dòng)發(fā)電機(jī)配套設(shè)備，加入了兩種新型的防護(hù)措施：第一是充氣式窗簾，這種設(shè)計(jì)的會(huì)在汽車發(fā)生碰撞的0.025秒完成充氣并形成保護(hù)，主要是保護(hù)駕駛員和乘客的頭部和肩部，這在以前的汽車設(shè)計(jì)中是從未出現(xiàn)的，而且采用的新型復(fù)合材料更能夠保障安全；第二是汽車座椅上安裝的碰撞傾斜裝置，也就是把駕駛員的重要部位避開撞擊發(fā)生點(diǎn)，從根源上進(jìn)行保護(hù)。

5 總結(jié)

目前，很多著名汽車公司已經(jīng)研制出較為成熟的起動(dòng)發(fā)電機(jī)，在接下來的時(shí)間里，不僅要繼續(xù)完善起動(dòng)發(fā)電機(jī)的各項(xiàng)性能，例如工作穩(wěn)定性、體積等，還要進(jìn)行配套延伸研發(fā)與之關(guān)聯(lián)的各項(xiàng)設(shè)備。根據(jù)研究現(xiàn)狀可以確定的是，必須要把整個(gè)引擎系統(tǒng)做一個(gè)大面積的革新才能基本實(shí)現(xiàn)起動(dòng)發(fā)電機(jī)的量產(chǎn)應(yīng)用，著名生產(chǎn)商寶馬預(yù)期用五年的時(shí)間完成這項(xiàng)計(jì)劃。人們消費(fèi)水平不斷提高，對(duì)于汽車的質(zhì)量要求比價(jià)位的要求高得多，這樣高質(zhì)量的起動(dòng)發(fā)電機(jī)一進(jìn)入市場(chǎng)必然引起駕駛員的興趣。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 王秋榮.無軸承開關(guān)電機(jī)的分析與設(shè)計(jì)[D].北京：北京交通大學(xué)，2007.

[2] 蘇麗英.汽車專業(yè)學(xué)組學(xué)術(shù)會(huì)議動(dòng)態(tài)[J].汽車工程，1980（03）.

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