ISG方案：先进汽车缓速器理论与试验

起动-助力-发电一体化系统（Integrated Started Alternator Damper，简称ISAD），又名ISA（Integrated Starter Alternator）和ISG（Integrated Starter Generator），是近年来应用在汽车上的一种新技术。在传统的燃油汽车电气系统中，起动、发电功能分别由直流起动机和交流发电机两个独立的子系统完成。两套机组需要独立地研制、优化、装配和维护，是汽车中体积和质量最大的两个电气部件。实际上，起动机只在起动汽车发动机时工作，当发动机运转至怠速后，起动机就与发动机脱离并停止工作，而交流发电机是在发动机运转之后才开始工作，所以这两套机组的工作时间并不重合。

图8-17 ISG系统的结构与工作原理图

图8-17所示即为ISG系统的结构与工作原理图。该装置采用发动机和电动机转矩叠加方式进行动力耦合，发动机与电动机和变速器相连。按照不同的行驶工况要求，发动机的转矩与电动机的转矩在变速器前进行多种形式的复合以实现最优的驱动效率。在ISG装置中将发动机作为整车的主动力源，电动机起“补峰平谷”的作用，当汽车加速时，电动机助力以弥补发动机低速下转矩低的不足；当汽车减速或制动时，该装置实施制动能量回收方案，使电动机发电并储存在动力电池中；在停车时，发动机关闭，没有常规的怠速状态，因而节省了油耗并降低了尾气排放；当汽车起动时，电动机瞬时起动发动机进入工作状态。ISG装置结构简单紧凑、质量轻，可以大幅度地改善汽车的燃油经济性和降低排放。

ISG装置可以将汽车减速或制动时的动能转换成电能，这样既能起到辅助制动的作用，又能为车载电池进行充电，从而提高汽车燃油经济性。此外，ISG装置还具有以下功能：(www.xing528.com)

1）自动起、停功能。传统的车用起动机只将内燃机加速至起动转速（如200r/min），ISG作为电动机在短时间内（通常加速时间仅为0.1～0.2s）将内燃机加速至怠速转速（如800r/min），然后内燃机才开始缸内的燃烧过程。高转速电起动过程不仅降低了内燃机起动时的燃料消耗量，还改善了排放性能。

自动起、停功能的实现过程如下：如果汽车较长时间处于空载状态，如在路口等红灯时，内燃机一直处于怠速状态，则控制系统会自动发出指令使内燃机停止运行，同时ISG也停止工作；当汽车需要起步时，ISG在0.1～0.2s的短时间内完成起动任务。

在城市工况下，汽车不停地起步和停车以及内燃机处于怠速的情况是非常多的，ISG装置利用电动机快速起动的特点避开了内燃机的低速起动和长时间怠速，提高了整车的燃油经济性和排放性能。

2）功率补偿功能。内燃机在低速大负荷时的燃油经济性和排放性能均不佳，通常情况下内燃机在此工况下的转矩输出有限，如果需要内燃机在低速大负荷时能够提供较大的功率，就必须选用更大排量的内燃机，这样虽然满足了汽车动力性的要求，但牺牲了燃油经济性。ISG装置可以在内燃机低速大负荷时工作在电动机状态，提供一部分辅助功率，提高了低速时内燃机的动力性能。例如，当内燃机以较低转速运转时，如果加速踏板的行程大于满行程的90%，ISG就开始进行功率补偿，则当加速踏板达到满行程时，ISG装置可提供最大瞬时功率。