سیستم استارتر و د ي نام ي کپارچه

1. گروه سيستمهاي کنترلي خودرو سیستم استارتر و دينام يکپارچه Integrated Starter- Alternator (ISA) Automotive Electronics Seminar Sponsored by: Iran Khodro and University of Tehran عليرضا پورگمرکي All data are copy righted to respective authors as listed in the references.

2. فهرست • تعريفISA • انواع ISA • دياگرام مدار استارت دينام يکپارچه • خودروهاي داراي سيستم ISA • مزايا • کاهش مصرف سوخت • کاهش آلودگي • افزايش بهينه توان موتور در شروع حرکت • افزايش قدرت موتور در مواقع مورد نياز • بازيافت انرژي ترمز • کاهش زمان مونتاژ موتور • کاهش حجم موتور و متعلقات • استفاده از سيستم 42 ولت • محدوديتها

3. تعريف(ISA) • در سيستم دينام – استارتر يکپارچه (ISA ) وظيفه دينام و استارتر به يک سيستم فشرده محول شده است که وظيفه روشن کردن موتور و تامين برق سيستمهاي جانبي خودرو را بر عهده دارد. • همچنين مي تواند استراتژي استارت و استپ، بازيافت انرژي ترمز و افزايش توان موتور را نيز انجام دهد. • سيستم ISA خيلي سريعتر از سيستم فعلي استارت مي زند و بنابر اين امکان استفاده از سيستم استارت استپ فراهم ميشود. همان وسيله مستقيما با استفاده از موتور و هم با بازيابي انرژي ترمز، باتري را شارژ مي کند.ضمنا فرسودگي ترمزها را کمتر مي کند.

4. انواع ISA (ادامه) اتصال با تسمه ادامه

5. انواع ISA اتصال روي شفت

6. دياگرام مدار استارت دينام يکپارچه

7. خودروهاي داراي سيستم ISA • خودروي مفهوميMitsubishi SUP داراي سيستمهاي پيشرفته و کامل ايمني و رفاهي ادامه

8. خودروهاي داراي سيستم ISA (ادامه) • خودروي نمونه شرکت فورد CMC • داراي سيستم 42 ولت و يک موتور کمکيAPU در انتهاي خودرو ادامه

9. خودروهاي داراي سيستم ISA(ادامه) • تراک جديد جنرال موتورز که در سال 2005 به بازار خواهد آمد

10. خودروهاي داراي سيستم ISA(ادامه) • خودروي ساخت فورد با همکاريValeo

11. مزايا • کاهش مصرف سوخت • کاهش آلودگي • افزايش بهينه توان موتور در شروع حرکت • افزايش قدرت موتور در مواقع مورد نياز در زمانهاي کوتاه • بازيافت ساده انرژي ترمز • کاهش زمان مونتاژ موتور در خط توليد ادامه

12. مزايا (ادامه) • کاهش حجم موتور و متعلقات • امکان پياده سازي سيستم Start-Stop در خودرو براي بهينه سازي مصرف سوخت و کاهش آلودگي خودروها در شهر • امکان توليد توان بالاتر براي سيستمهاي برقي خودرو مانند فرمان برقي و ترمز برقي • امکان استفاده از سيستم 42 ولت (با توجه به استاندارد جديد برق خودرو)

13. کاهش مصرف سوخت بخاطر امکان استفاده از تکنولوژيهاي: • استارت-استپ • بازيابي انرژي ترمز • کمک به گشتاور رانش در مواقع ضروري امکان کاهش مصرف سوخت بين فراهم مي شود. 10 تا 35 درصد

14. کاهش آلودگي • استارت آهسته موتورهاي درونسوز کنوني بيشترين ميزان هيدروکربنهاي نسوخته را هنگام استارت وارد هوا ميکند. • با استفاده از استارت – استپ سريع با دور موتور بالا هنگام استارت، استارت کند و ناکارآمد کنوني تصحيح شده و ميزان آلايندگي موتور هنگام استارت کم مي شود.

15. افزايش بهينه توان موتور در شروع حرکت • در هنگام استارت و شروع حرکت موتور احتراقي بواسطه دور پايين داراي راندمان کم، آلايندگي بالا و توان پاييني است • با استفاده از سيستم استارت دينام يکپارچه مي توان با دور بالا موتور را روشن نمود و خودرو را با سرعت بيشتري به حرکت در آورد. با بالا رفتن سريع دور موتور توان خروجي موتور سريعا به حد بهينه خود مي رسد.

16. افزايش قدرت موتور در مواقع مورد نياز • با سيستم استارت دينام يکپارچه مي توان هر جا که نياز به افزايش ناگهاني قدرت موتور باشد – مانند مواقع سبقت – سيستم ISA را فعال نمود و با افزوده شدن توان اين سيستم به خط قدرت خودرو در زمان بسيار کوتاهي به قدرت مورد نظر دست يافت.

17. بازيافت ساده انرژي ترمز • چون سيستم استارت دينام يکپارچه از طريق خط قدرت خودرو به چرخها متصل است مي توان براحتي هنگام ترمز بجاي اتلاف انرژي ترمز، اين انرژي را به سيستم ISA منتقل نمود و ضمن ترمزگيري، انرژي کسب شده را دوباره به انرژي الکتريکي تبديل نمود و در باتري ذخيره کرد. • استفاده از اين سيستم کمک مي کند که ترمزهاي اصطکاکي کمتر درگير شده و ضمن بازيافت انرژي، سيستم ترمز دچار فرسودگي کمتر شده و عمر آن بالاتر مي رود.

18. کاهش زمان مونتاژ موتور در خط توليد • بخاطر يکپارچه شدن دينام و استارت ديگر نيازي به مونتاژ اتصالات، مکانيزم اتصال استارت به فلايويل و پولي هاي ارتباط اين وسايل با شفت موتور نيست و بجاي آن سيستم ISA مستقيما به موتور متصل مي شود. • بخاطر برقي شدن بسياري از وسايل جانبي موتور مي توان جاي آنها را از اطراف موتور به هر جاي خودرو که مناسب باشد منتقل نمود. با اين کار مکانيزم هاي اتصال اين وسايل با شفت حذف شده و مونتاژ آنها راحت تر مي شود.

19. کاهش حجم موتور و متعلقات • با برقي شدن سيستمهاي مختلف مي توان در هر جاي خودرو آنها را نصب نمود. ضمنا ديگر نيازي به اتصالاتي مانند تسمه، زنجير و پولي هاي مختلف براي ارتباط با شفت موتور نيست. بنابر اين حجم موتور و سيستمهاي متصل شده به آن کاهش مييابد.

20. استفاده از سيستم 42 ولت • افزايش ولتاژ، امکان تغذيه سيستمهاي الکتريکي با توان بالاتر را فراهم مي کند • امکان تغيير سيستمهاي غير بهينه مکانيکي و هيدروليکي به سيستمهاي پربازده و ساده تر الکتريکي • ولتاژ 12 يا 14 ولت استاندارد کنوني صنعت خودروسازي به حد توان خود براي راه اندازي سيستمهاي ناوبري، روشنايي، سيستمهاي الکترونيکي موتور و دهها وسيله برقي ديگر رسيده است ادامه

21. استفاده از سيستم 42 ولت (ادامه) • يک خودروي لوکس امروزي به 2.8 کيلووات توان الکتريکي نياز دارد. سيستم 14 ولت حداکثر 3 کيلووات توليد مي کند و امکان اضافه نمودن سيستمهاي جديد را ندارد. در حالي که سيستم 42 ولت قادر به توليد 8 کيلووات توان الکتريکي است. • بخاطر اينکه ولتاژ بالاتر از 50 ولت ميتواند به انسان صدمه بزند، سيستم 42 ولت (سه باتري 14 ولت) بهترين گزينه محسوب مي شود. ولتاژ بالاي 50 نياز به تعبيه سيستمهاي ايمني و عايقکاري ويژه برايسيم کشي ها خواهد داشت که باعث افزايش وزن و پيچيدگي کار مي شود. • استفاده از سيستم 42 ولت امکان استفاده از مدارات حالت جامد پيشرفته را اقتصادي تر نموده و قابليت شبکه اي شدن را بالاتر مي برد. انتظار مي رود سوئيچينگ هاي نيمه هادي قيمت کمتري داشته و کنترل الکترونيکي بيشتر و مشخصات مشتري پسندتري فراهم نمايند. ادامه

22. استفاده از سيستم 42 ولت (ادامه) • انعطاف پذيري در طراحي –با الکتريکي شدن سيستمها مي توان قطعاتي که معمولا در اطراف موتور نصب مي شوندرا در اطراف خودرو در محلهاي مناسب نصب نمود که باعث انعطاف در طراحي، نصب در محل بهينه، استفاده از پيچها و پولي هاي کمتر براي اتصال آنها مي‌شود. • امکان استفاده از تکنولوژيهاي جديد – استفاده از تکنولوژيهايي که قبلا غير عمليبودند فراهم مي شود. ولتاژ بالاتر استفاده از تکنولوژيهاي بهينه تر و موثرتر کنترل از طريق سيم، سيستم هاي کنترل رانش، کاتاليستهاي با گرمايش الکترونيکي و سيستمهاي سوپاپ الکترومگنتيکي را عملي مي سازد

23. فلايويل کلاچ تسمه استارت - ژنراتور موتور گير بکس واحد کنترل سيستم ISG زيمنس – کنار موتور • شماتيک سيستم ISG زيمنس در کنار موتور

24. Dimensions: LxWxH 285x140x110mm سيستم ISG زيمنس – خطي • - موتور و واحد کنترل سيستم ISG

25. Driver BMS Battery ECU HCU Electric Motor PROTO TCU VT1F Gasoline Engine Clutch سيستم دينام و استارت يکپارچه شرکت ZF • - شماتيک سيستم استارت و دينام يکپارچه ZF به همراه گيربکس CVT