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ISG背后的海格智慧

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    伴随着我国插电式混合动力客车市场的兴起,一种新的混合动力客车技术正受到越来越多主流客车企业的追捧。它就是同轴直驱混联系统,简称ISG混联系统。

    海格是国内最早推出ISG插电式混合动力客车的两家企业之一,去年下半年就明确在插电式混合动力客车上主推这一技术。

    那么,海格插电式混合动力客车为何要采用ISG技术?海格ISG客车有哪些独特优势?海格插电式混合动力客车的研发又能为海格纯电动客车的开发带来哪些便利?最近,记者就此采访了海格新能源研究所所长张卫林。

    为什么是ISG

    在ISG技术出现之前,我国在混合动力客车领域已存在两大技术路线。一种是BSG系统,一种是带AMT的小电机并联系统。其中,BSG系统占据主流地位,行业排名前四位的客车企业“一通三龙”采用的都是这一技术路线。

海格插电式新能源

    BSG采用皮带传动方式进行动力混合,具备怠速停机和启动功能(STOP-START)。据张卫林介绍,BSG系统的突出优点是成本低廉、结构简单,并且能够通过怠速启停取得一定的节油效果,主要缺点是车辆爬坡和重载能力差。“BSG系统的发电机是通过皮带驱动的,因为皮带的传递能力有限,发电机的功率不可能做得很大。”他解释说。

    带AMT变速箱的小电机并联系统能够显著提升混合动力客车的爬坡能力和加速性能,但车辆的节油效果不如BSG系统。张卫林告诉记者,“采用带AMT变速箱的小电机并联系统的车辆适合对爬坡能力要求较高且启停较少的山区线路,并能满足公路客车的运营要求。”

    相比之下,ISG混联系统采用同轴直驱方式,发动机通过耦合器直接驱动电机,发电机和驱动的功率都可以做得足够大,完全满足城市公交车动力性需求。同时,由于发电机直接放在发动机后面,不仅传递中几乎没有能量损失,还可以在车辆重载或急加速时提供辅助驱动力。

    “行业公认的是,采用ISG系统的混合动力客车节油效果比BSG系统和小电机AMT并联系统都好,稳定性也更强,但成本相对高些,对企业的技术能力也要求更高。”张卫林说。

    把ISG做到最好

    同样是ISG技术路线,国内客车行业也出现了两种不同的方案。据张卫林介绍,一种方案成本较低,但在车辆的动力、爬坡、舒适性等方面需要做出一定的妥协;另一种方案则是以较高的成本换取更高的车辆性能。

    海格选择的是后者。

    和另一种方案相比,海格ISG系统的成本主要增加在两方面,一是采用了功率更大的发电机和驱动电机;二是因为电机功率更大,所以必须采用特殊的减震装置,以缓冲传动系的扭转振动。

    据张卫林介绍,海格ISG系统的发电机功率为90千瓦、扭矩为850牛?米,而另一种方案分别只有45千瓦和530牛?米;海格ISG系统的驱动电机功率为100千瓦、扭矩为2100牛?米,而另一种方案的驱动电机扭矩只有1600 牛?米。“在纯电起步时,海格ISG系统可以为车辆提供接近3000牛?米的驱动力,和带AMT变速箱的小电机并联系统类似。因此,车辆具有更好的爬坡和重载能力。同时,海格ISG系统采用更大的驱动电机,提高了车辆的制动能量回馈能力和节能效果。据测算,海格ISG混合动力客车的节油率可达40%以上”他说。

海格插电式混合动力公交结构简图

    海格ISG系统采用的特殊减震装置就是福伊特液力扭转减震器。“ISG系统的发动机、发电机和驱动电机在同一根轴上,而且都产生动力,动力耦合、传动系统的震动以及震动的传递都是问题,不是简单加粗电机轴就可以解决的,也绝对不能使用普通的减震系统。”张卫林解释说。

    福伊特液力减震耦合器对减少电机轴损坏、提高整车平顺性和舒适性都有好处,虽然成本是普通离合器的3~4倍,但海格通过对成本的有效管理,减去国家补贴后,购买一辆海格ISG插电式新能源客车的价格与普通AMT车差不多,相当于用普通车价格买一辆节能减排的新能源客车。

    在吴中公交505线路试运营时,采用ISG技术的海格插电式混合动力公交车KLQ6119GCHEV1A,未插电式情况下,平均百公里气耗为22.03公斤,与同线路11.5米LNG公交百公里气耗34.56公斤比较,节气率达到36.26%。在插电情况下,节气率可达 41%。

    在常州、南通、苏州等地批量运营的海格ISG插电式新能源客车,客户普通认为稳定性好,节能效果突出。

    通往纯电之路

    除ISG系统外,海格新能源客车研发团队还开发出用于混合动力客车的带AMT变速箱的大电机并联系统。“和ISG系统相比,这一系统保留了ISG发电机,将驱动电机换成AMT变速箱,因此车辆的爬坡、重载和高速性能更好,适合山区、城郊等路况。”张卫林说。

    张卫林告诉记者,在混合动力客车上,我国此前就有带AMT变速器的并联系统,欧洲也有带AT变速箱的并联系统,但使用的都是功率40多千瓦的小电机,主要是受变速箱的换挡模式制约。为此,海格新能源研究所的工程师改变了变速箱的换档控制程序,通过调速而不是离合器的分离实现输入轴和输出轴的同步。

    更重要的是,开发带AMT变速器的并联系统,为海格纯电动客车的研发提前做好了准备。“不仅是纯电动公交客车,还有纯电动公路客车。这个系统拿掉发动机,就是标准的纯电动客车驱动模式。”张卫林说。

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