一、增程器系統(tǒng)簡介
目前混合動力汽車上主要的傳動系統(tǒng)為啟停技術系統(tǒng)（Start-stop System），皮帶傳動啟動/發(fā)電一體化電機技術系統(tǒng)（Belt-Driven Starter Generator System，BSG）和集成啟動/發(fā)電一體化電機技術系統(tǒng)（Integrated Starter Generator System，ISG），其中，ISG系統(tǒng)將電機轉子和發(fā)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(tǒng)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(tǒng)的發(fā)動機和電動機集為一體，將混合動力汽車的傳動系統(tǒng)進行簡化，有效降低了整車的質量，主要由發(fā)動機、發(fā)電機、油箱、發(fā)電機控制器GCU以及發(fā)動機控制器ECU組成，GCU控制發(fā)電機，ECU控制發(fā)動機，GCU和ECU均通過CAN協(xié)議與VCU進行通訊，實現(xiàn)系統(tǒng)的高效運行其結構示意圖如圖1所示。ISG技術在一定程度上改善了發(fā)動機的控制和能源管理，具有很大的發(fā)展前景。
由于ISG電機綜合了發(fā)動機和電動機，這使得其具有如下優(yōu)勢：（1）ISG 電機是大功率起動電機，能平穩(wěn)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(fā)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(wěn)定且發(fā)動機工作在高效區(qū)，增程器發(fā)電直接給驅動電機，不經(jīng)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。
三、軸向磁通永磁同步電機應用于增程器
ISG系統(tǒng)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(wěn)，可靠性高。但是感應式電機調速困難，功率因數(shù)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(tǒng)中的發(fā)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如圖2，能實現(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。
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(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力和增程式這兩種最佳的解決方案?；旌蟿恿戎亟鉀Q傳統(tǒng)柴油卡車取得新能源路權優(yōu)惠的問題，適用于傳統(tǒng)柴油輕卡大多數(shù)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(xù)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(yōu)勢。增程式輕卡從動力源來講，一般由一臺發(fā)動機和一臺發(fā)電機組成的一套增程器。動力選擇方面發(fā)動機可分為汽油發(fā)動機或者柴油發(fā)動機，排量根據(jù)廠家選型有所不同，以1.5T至2.5L發(fā)動機為主。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
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(chǎn)品采用雙定子軸向磁通電機技術，體積較市場主流產(chǎn)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(chǎn)品對發(fā)電機的需求。電機安裝完后甚至未超出發(fā)動機的進氣系統(tǒng)。增程器整套系統(tǒng)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。
高可靠性
產(chǎn)品的盤式轉子采用了行業(yè)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(tǒng)浸漆工藝，采用更為先進的真空灌封工藝，在保證生產(chǎn)過程清潔環(huán)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(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)動機熱傳導給電機帶來的不良影響，性能非常穩(wěn)定。
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。
成本低
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%；而軸向永磁盤式電機，其獨特的磁通結構，決定了其軸向厚度比常規(guī)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(fā)增程器時較大程度地降低了制造成本，并且提高了能量轉換效率。
高效節(jié)能
從增程器的發(fā)電效率上來看，產(chǎn)品使用軸向磁通永磁電機去匹配發(fā)動機的最佳油耗點，會讓系統(tǒng)效率更高。在汽柴油發(fā)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(qū)間。增程器系統(tǒng)綜合效率可達95%以上。高效發(fā)電系統(tǒng)，帶來的直接收益則是車輛的節(jié)油率可達20%以上。
增程器效率匹配設計優(yōu)勢
中豪電動積極響應國家十四五規(guī)劃，堅持全面電氣化、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技術”，已經(jīng)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(chǎn)和檢測工藝。中豪電動憑借軸向磁通永磁電機發(fā)電技術的優(yōu)勢，在增程器發(fā)電機領域首創(chuàng)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(tǒng)，受到客戶的一致認可。
