阅读说明：本技术 一种混合动力汽车bsg系统皮带松紧度智能调节装置 (Intelligent belt tightness adjusting device for BSG system of hybrid electric vehicle ) 是由 朱浩 赵宇博 朱军 罗旭 于 2019-11-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种混合动力汽车BSG系统皮带松紧度智能调节装置,包括BSG系统和皮带松紧度控制系统,本设计根据发动机实际工作状态(启动、静止和正常工作)通过张力控制器将BSG系统最小带段张力设置为两档,既保证了混合动力汽车不同工况下对带段张力的不同需求,又能根据需要智能切换挡位,且响应速度快。采用本设计方案的BSG系统只有在汽车启动阶段处于较大张力水平,而在汽车静止和正常行驶的大部分时间段均处于较小张力水平,有助于提高皮带使用寿命。(The invention discloses an intelligent belt tightness adjusting device for a BSG system of a hybrid electric vehicle, which comprises the BSG system and a belt tightness control system. The BSG system adopting the design scheme is only in a larger tension level at the automobile starting stage, and is in a smaller tension level at most of the time periods of the automobile in a static state and normal running state, and the service life of the belt is prolonged.)

一种混合动力汽车BSG系统皮带松紧度智能调节装置

技术领域

本发明涉及汽车发动机技术领域，具体涉及一种混合动力汽车BSG系统皮带松紧度智能调节装置。

背景技术

随着我国汽车工业的发展和更为严格的节能减排限制法规的实施，低排放甚至零排放的新能源汽车得到越来越多的青睐。在诸多新能源汽车解决方案中，混合动力汽车已经成功实现了产业化。具有皮带驱动集成启动机/发电机(即BSG)的微混合动力系统在乘用车等小排量汽车上应用已越来越广泛。与传统的发动机附件传动系统不同，含BSG的汽车附件传动系统(即BSG系统)中使用集启动/发电功能于一体的可逆电机替代传统的发电机。当含BSG系统的汽车在遇到红灯或堵车时，能自动关闭点火系统或者燃油喷射系统，此时发动机停止运转；在汽车起步的时候，利用BSG电机通过皮带传动迅速拖拽发动机直至怠速以上转速，然后发动机喷油点火，使发动机启动，进入正常行驶状态。因此，在BSG电机启动和正常工作时，其左右两侧皮带的松紧边会互换。为确保可逆电机不同工作状态下两侧松紧边互换时的快速相应，BSG系统在BSG电机的两侧布置有一个包含两个摆臂的自动张紧器。但由于通过BSG电机启动发动机时，此时发动机作为负载，比其它发动机附件传动系统的总和还要大，为避免皮带打滑以及确保发动机能正常快速启动，这就要求皮带具有足够张力。因此在BSG电机的两侧布置一个包含两个摆臂的自动张紧器的设计方案虽能确保发动机启动时不会出现严重打滑现象，但会增加汽车附件传动系统正常工作时的皮带张力；而发动机大部分时间都处于正常工作状态或停止状态，这意味着汽车附件传动系统将一直处于大张力状态，大大缩短皮带的使用寿命，增加使用和维护成本，同时也存在一定安全隐患。而且这种设计方法比较粗糙，不能保证含BSG系统的带段张力在不同工作状态下均处于最佳水平。

发明内容

本发明旨在设计一种混合动力汽车BSG系统皮带松紧度智能调节装置，能根据发动机运行状态(包括启动、停止、正常运转三种运行状态)智能调节皮带松紧度；相比现有设计，本设计既能保证含BSG的汽车附件传动系统正常高效工作，还能大大提高皮带的使用寿命。

具体而言，包括以下的技术方案：

一种混合动力汽车BSG系统皮带松紧度智能调节装置，包括BSG系统和皮带松紧度控制系统，所述BSG系统包括曲轴带轮、多楔带、空调压缩机带轮、BSG电机带轮、自动张紧器和惰轮，其特征在于：

所述自动张紧器布置在曲轴带轮和BSG电机带轮之间。

所述惰轮布置在空调压缩机带轮和BSG电机带轮之间。

所述混合动力汽车BSG系统既可以由曲轴带轮提供动力，通过多楔带驱动空调压缩机带轮及BSG电机带轮运动，又可以通过BSG电机驱动发动机和空调压缩机。

所述皮带松紧度控制系统主要是由BSG控制电脑(HCU)、BSG电机、BSG蓄电池以及发动机转速传感器、离合器位置开关、空挡位置开关、刹车真空度传感器、电流流量传感器等传感器和元器件组成。这些传感器和元器件可以利用发动机控制系统现有传感器和元器件，因此不需要额外设置。

具体地，HCU通过接收各传感器信号判定整车的行驶工况，当汽车处于正常行驶时，BSG电机作为发电机进行发电；

作为优选，根据发动机转速传感器数据判定汽车处于何种运行状态。当判定汽车处于怠速运转工况时，HCU会依据停机条件(如踩刹车)实现发动机停机，在遇到红绿灯特别是长时间堵车等特殊情况，也可以人为停机，代替传统的怠速工况，从而实现节油减排的目的；

当驾驶员试图行车时，HCU会依据判定条件(如离合器位置及挡位开关数据)自动发出启动的指令来启动BSG电机并将发动机转速快速拖拽到怠速以上速度，此时发动机重新点火并顺利启动，该启动时间比传统启动时间短(一般1秒以内就可以完成)，提高了启动效率，从而降低启动时的排放污染。

所述皮带松紧度控制系统，根据发动机转速工况(启动、停止和正常运转)，将BSG系统皮带最小张力设置为两挡，即第一挡张力和第二挡张力，且第一挡张力小于第二挡张力；对应于第一挡张力和第二挡张力，惰轮分别处于第一档位置和第二挡位置。

作为优选，皮带张力由张紧器和惰轮配合提供，其中皮带第一挡张力完全由张紧器提供，皮带第二挡张力主要由惰轮提供。

当汽车处于静止状态时，BSG系统采用第一挡皮带张力，由具有初始扭矩的自动张紧器提供，此时惰轮远离带段，且处于第一挡位置。

当启动发动机时，此时，BSG电机为动力源，发动机和空调作为负载，特别是发动机作为负载的负载扭矩较大，因此需要有较大皮带张力确保不会出现打滑等问题影响发动机启动效率。在此种工况下，BSG带轮的靠近惰轮一侧的带段为松边，因此只需保证该松边的张力足够大即可确保不会出现打滑；因此采用第二挡皮带张力，此时皮带张力控制器通过执行器控制惰轮由第一挡位置迅速移动到第二挡位置。

作为上述方案的一种优选，第二挡皮带张力由皮带松紧度控制系统控制执行器推动惰轮移动至目标位置实现；

作为优选，还可以在执行器和惰轮之间安装压力传感器实时测量皮带张力，智能反馈给控制器，以实现连续自适应调节皮带张力。

当发动机转速达到怠速以上时，HCU发出指令启动发动机，从此时开始BSG电机停止提供动力，改由发动机继续提供动力，且BSG电机进入充电阶段，通过电池管理系统(BMS)为48V锂电池充电，同时BSG电机两侧带段中的松边变为靠近自动张紧器的带段，紧边变为靠近惰轮一侧的带段。在此种工况下，系统的负载较小，因此采用第一挡皮带张力，皮带张力控制器控制执行器推动惰轮退回至第二档位置(即汽车静止状态下的位置)，此时系统的最小皮带张力改为由自动张紧器提供。

此种设计的有益效果在于：相比采用含有两个摆臂的自动张紧器的传统设计方案，本设计根据发动机实际工作状态将皮带张力分为两挡，既保证了混合动力汽车不同工况下对带段张力的不同需求，且能根据需要智能切换，快速响应。更重要的是，采用本设计方案的BSG系统只有在汽车启动阶段处于较大张力水平，而在汽车静止和正常行驶阶段均处于较小张力水平，因此有助于提高皮带使用寿命。

附图说明

图1为汽车停止或者正常行驶时的BSG系统皮带张紧状态及惰轮位置。

图2为汽车启动时的BSG系统皮带张紧状态及惰轮位置。

其中：1、曲轴带轮；2、空调压缩机带轮；3、惰轮；4、BSG电机；5、自动张紧器；6、多楔带；7、执行器。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明：

参见图1和图2，一种混合动力汽车BSG系统皮带松紧度智能调节装置，包括BSG系统和皮带松紧度控制系统两部分。

BSG系统主要由曲轴带轮1、多楔带6、空调压缩机带轮2、BSG电机带轮4、自动张紧器5、和惰轮3组成，其中自动张紧器5和惰轮3分别布置在BSG电机带轮4的两侧带段用于调节皮带张力，且自动张紧器5布置在曲轴带轮1和BSG电机带轮4之间，惰轮3布置在空调压缩机带轮2和BSG电机带轮4之间。

皮带松紧度控制系统由BSG控制电脑(HCU)8、BSG电机12、BSG蓄电池10、张力控制器14、执行器7、发动机9及诸多传感器(包括发动机速传感器、离合器位置开关、空挡位置开关、刹车真空度传感器、电流流量传感器等)组成，其中上述传感器可以充分利用混合动力汽车现有发动机控制系统中的相关传感器，这样即节约成本，又提高了可行性。

HCU 8通过接收各传感器信号判定整车的行驶工况，最好是，根据发动机转速传感器数据并结合其它传感器数据自动判定汽车处于何种运行状态。

当判定汽车处于正常行驶或制动时，BSG电机12作为发电机进行发电，通过BSG蓄电池10存储电能；

当判定汽车处于怠速运转工况时，HCU 8会依据停机的条件(如踩刹车和离合器等)实现发动机9停机，在遇到红绿灯特别是长时间堵车等特殊情况，也可以人为停机，代替传统的怠速工况，从而实现节油减排的目的；

当驾驶员试图行车时，HCU 8会依据判定条件(如离合器位置及挡位开关数据)自动发出启动的指令来启动BSG电机12并将发动机转速快速拖拽到怠速以上速度，此时发动机9重新点火并顺利启动，该启动时间比传统启动时间短(一般1秒以内就可以完成)，大大提高了启动效率，从而降低启动时的排放污染。

结合本实施例，皮带松紧度控制系统对BSG系统带段张力调节的具体说明如下：

根据发动机转速工况(启动、停止和正常运转)，通过张力控制器14将BSG系统最小带段张力设置为两挡，即第一挡张力和第二挡张力，并智能切换，第一挡张力和第二挡张力分别由自动张紧器5和惰轮3提供，且第一挡张力小于第二挡张力。

对应于第一挡张力和第二挡张力，惰轮分别处于第一档位置和第二挡位置。

当汽车处于静止状态时(如图1所示)，BSG系统采用第一挡皮带张力，由具有初始扭矩的自动张紧器5提供，此时惰轮3处于第一档位置，且不与与其相邻带段接触。

当启动发动机时(如图2所示)，此时，BSG电机12为动力源，发动机9和空调压缩机2作为负载，特别是发动机12作为负载时的负载扭矩较大，因此需要有较大皮带张力确保不会出现打滑等问题影响发动机启动效率很安全事故。在此种工况下，BSG电机带轮4的靠近惰轮3一侧的带段为松边，因此只需保证该松边的张力足够大即可确保不会出现打滑，因此采用更大的第二挡皮带张力。

最好是，第二挡皮带张力由皮带松紧度控制系统的张力控制器14控制执行器7推动惰轮3由第一档位置移动到第二挡位置实现。

且作为优选，还可以在执行器7和惰轮3之间安装压力传感器实时测量皮带张力，智能反馈给张力控制器14，以实现连续自适应调节皮带张力的功能。

当发动机转速达到怠速以上时，HCU 8发出指令启动发动机9，从此时开始BSG电机12停止提供动力，改由发动机9继续提供动力，且BSG电机12进入充电阶段，通过电池管理系统(BMS)为48V锂电池10充电，同时BSG电机12两侧带段中的松边变为靠近自动张紧器5的带段，紧边变为靠近惰轮3一侧的带段。在此种工况下，系统的负载较小，因此采用第一挡皮带张力，由张力控制器14控制执行器7推动惰轮3退回至第一挡位置实现，此时BSG系统的最小皮带张力改为由自动张紧器5提供，BSG系统带段的张紧状态如图1所示。

作为优选，执行器14可以采用直线电机。

本设计根据发动机实际工作状态将皮带张力水平分为两挡，既保证了混合动力汽车不同工况下对带段张力的不同需求，又能根据需要智能切换，且响应速度快。更重要的是，采用本设计方案的BSG系统只有在汽车启动阶段处于较大张力水平，而在汽车静止和正常行驶的大部分时间段均处于较小张力水平，因此有助于提高皮带使用寿命。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。