前几集介绍了宋PLUS DM-i实车加速顿挫的曲线,比亚迪DM-i工作原理,及电机拖动发动机启动最大电功率约5~8kW;
有网友提到:启动动发动机需5~8kW功率怎么得来的?汽油车小电瓶12V只有几十Ah;
图1 网友提问
本集介绍:汽油车发动机启动所需的电功率
01
起动机结构和工作原理
汽油车使用12V直流蓄电池,发动机启动使用12V直流电机。
起动机的结构如下图所示,由继电器、电机、拨杆、减速齿轮,以及与发动机的
啮合齿轮等构成。
图2 起动机结构图
起动机的工作原理,如下图所示:
由12V电池、ST启动 开关、继电器、电机四大部分组成。
图3 起动机工作原理
02
发动机起动过程
1、继电器通电瞬间:电机限流起动
ST 开关接通瞬间,电路如下图所示,电流从起动机的2端口分别从继电器绕组L1 和L2 流过,电流I1 通过L1 绕组产生主磁场,电流I2 通过L2 绕组产生副磁场。并且流过电机转子绕组实现了串电阻限电流起动。主副磁通矢量叠加使继电器铁芯产生吸合力F;
图4 起动机通电瞬间
2、继电器闭合:启动发动机
如下图所示,继电器铁芯在吸合力F作用下克服弹簧压力使主触点闭合,同时也带动拨杆动作使起动机齿轮和发动机齿轮相噛合,电流I3从起动机1端口通过继电器主触点向电机供电,实现了电机全电压运转为发动机提供足够的启动扭矩;
此时继电器绕组L1两端的电压差为零,无电流通过,主磁通消失,而电流I2依旧从2端口通过L2绕组产生磁通使继电器保持闭合,减少电量损耗。
图5 启动发动机
3、继电器断开:起动机停止
如下图所示,在ST开关断开瞬间,起动机2端口断电,电流I4从继电器L1、L2流过产生磁通,此时因L1、L2串联,电流减少产生的磁通小,使继电器的吸合力F小于弹簧压力,使主触点断开,同时也带动拨杆动作使起动机齿轮和发动机齿轮相脱离,并使电机断电停止运行。
图6 起动机停止
03
起动机性能参数
某一起动机的性能曲线如下图所示:
起动机最大机械功率为1.6kW,
电压8V时,对应电流350A,计算起动机的电功率为2.8kW;
图7 起动机性能参数
04
起动电流限制
发动机启动时,为不影响其它车载电器的正常工作,蓄电池的电压降低不能低于9V,据车用蓄电池CCA(Cold Cranking Ampere 即冷态启动电流,-18℃环境温度时,电池连续放电30秒时电压下降到7.2V时的值),从继电器通电至主触点闭合需要约30ms时间,在蓄电池以CCA值放电时电压会急剧下降,再考虑车辆在蓄电池不饱和状态时使用,起动电流I3应小于CCA值。
例如,B级车使用55D23型蓄电池,CCA=356A,所以I3应小于356A。
05
总结
综上所述,汽油车的发动机启动,受12V蓄电池电流限制,起动机最大电功率约2.8kW;
而混合动力汽车的电池允许电流大,并且发动机频繁启动,因此,需更快速启动发动机,并减少发动机振动噪音,所以发动机启动所需的电功率大,约为5~8kW。
下集分析:宋PLUS DM-i加速顿挫的原因。
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