自1997年豐田發(fā)布第一款普銳斯以來，日系車似乎在混合動力汽車市場脫穎而出。但是，到目前為止，這樣的情況會迎來一些變數(shù):通用最近集中力量在混合動力汽車市場，一氣呵成推出了插電式混合動力版CT6，君越和邁銳寶XL的混合動力版。這一次，我們來到上海通用汽車泛亞R&D中心，為君越30H和邁銳寶XL混合動力車型應(yīng)用的電動驅(qū)動系統(tǒng)揭幕，看看美國人在混合動力技術(shù)上的獨特之處。

通用汽車混合動力系統(tǒng)技術(shù)概況

我們這次拆解的HEV全混合動力系統(tǒng)是最新一代模塊化電動驅(qū)動系統(tǒng)，由一臺1.8L自然吸氣發(fā)動機、兩臺永磁同步電機、雙排星形齒輪和兩個離合器組成，并配有高度集成的TPIM電子控制模塊。在電池系統(tǒng)中，選擇了容量為1.5千瓦小時的高性能三元鋰電池組。

君越30H動力系統(tǒng)參數(shù)發(fā)動機排量1.8L自然吸氣發(fā)動機安裝技術(shù)阿特金森循環(huán)/雙頂置凸輪軸/SIDI直噴最大輸出功率/最大輸出功率轉(zhuǎn)速128Ps/5000rpm最大扭矩轉(zhuǎn)速175N·m/4750 rpm電機總功率155Ps電機總扭矩415N·m最大綜合輸出功率182Ps最大綜合輸出扭矩380 N

在動力系統(tǒng)方面，這種電驅(qū)動系統(tǒng)可以實現(xiàn)電機單獨驅(qū)動、發(fā)動機和電機混合驅(qū)動等多種驅(qū)動形式。最大綜合輸出扭矩可達380N m，0 ~ 100 km/h加速時間僅為8.9s，每100km油耗4.7L/100km，比上一代君越eAssist混合動力汽車低35%。

“除了君越30H，通用的邁銳寶XL混動車型也在用這個系統(tǒng)。”主流混動/ 插電式混合動力車型性能參數(shù)對比車型名稱車型級別發(fā)動機最大功率發(fā)動機峰值扭矩系統(tǒng)最大綜合輸出功率制造商宣布綜合油耗凱迪拉克CT6插電式混合動力版中型和大型車276 400 340 1.7雷克薩斯ES300h 160 213 205 5.4寶馬530Le 218 310 286 2雪佛蘭邁銳寶XL混合動力版中型車124 175 182 4.3別克新君越混合動力版124 175 185 202 5.3沃爾沃S60L T6混合動力版235 350 306 2.1豐田雷凌/卡羅拉雙引擎緊湊型轎車99 142 135 4.2

與市場上主流的混合動力技術(shù)相比，它在燃油經(jīng)濟性和系統(tǒng)最大綜合輸出功率方面具有良好的性能?；旌蟿恿ζ囉秃奶幱谥杏嗡?，并不遜色于凱美瑞Twin Engine等日本老對手。

TPIM電控系統(tǒng)的工作原理及拆卸

君越30H上的電驅(qū)動系統(tǒng)主要有純電機驅(qū)動、汽油機驅(qū)動和油電混合驅(qū)動三種驅(qū)動方式。發(fā)動機和兩個電機通過兩組離合器和兩組行星齒輪連接，配合ECVT變速箱實現(xiàn)各種驅(qū)動模式之間的無縫切換。

從這個示意圖可以看出，發(fā)動機直接與行星齒輪組1的外齒圈相連，為了獲得平穩(wěn)的動力輸出，在它們之間設(shè)置了一組輸入扭矩阻尼器，類似于自動變速器的液力變矩器的阻尼結(jié)構(gòu)。電機1和電機2分別連接到1/2行星齒輪的太陽輪上，該系統(tǒng)的輸出軸都在行星架上。離合器2的一端固定，另一端與行星齒輪2連接。固定傳動比的驅(qū)動模式可以通過同時鎖定兩個離合器來實現(xiàn)。

電子控制系統(tǒng)拆卸:高集成度

言歸正傳，回到電傳動系統(tǒng)正上方的電控系統(tǒng)。這款名為TPIM的電子控制系統(tǒng)將高壓逆變器模塊集成在外殼內(nèi)，比豐田使用的THS混合動力系統(tǒng)集成度更高，安全系數(shù)更高。

接下來，打開作為控制系統(tǒng)主體的TPIM控制系統(tǒng)的外殼，將電機1和電機2的電源模塊集成在其中。同時，通用電氣驅(qū)動系統(tǒng)采用油冷方案，所以電控系統(tǒng)內(nèi)部也安裝了電子油泵的驅(qū)動單元。

與目前普通混合動力汽車中使用的電機控制單元和電機的分體式布局不同，這種電驅(qū)動系統(tǒng)將電機控制器集成到TPIM，在那里電池的高壓DC功率被轉(zhuǎn)換成驅(qū)動兩個電機所需的三相交流功率。不僅節(jié)省了電機控制器之間的連接線，而且提高了產(chǎn)品的可靠性和安全性。好了，以上就是電控系統(tǒng)及相關(guān)原理的講解?，F(xiàn)在讓我們把這一頁翻到電驅(qū)動系統(tǒng)的機械單元的拆卸和解釋。

機械裝置的拆卸

拆下電驅(qū)動單元的外殼后，動力輸出側(cè)里面的第一層還是我們常見的機械結(jié)構(gòu)?？梢钥闯?，該系統(tǒng)的主減速器采用行星齒輪結(jié)構(gòu)，比錐齒輪具有更好的平穩(wěn)性和更低的噪聲。同時我們可以看到，駐車機構(gòu)的駐車棘爪和駐車齒輪直接連接在鏈輪總成上，而電子油泵則放置在整個電驅(qū)動系統(tǒng)的下方。該系統(tǒng)的馬達、離合器和行星齒輪由油冷卻或潤滑。

如果繼續(xù)拆解，可以看到2號電機，它會在低速時獨立驅(qū)動車輛，如起步、倒車等。它是一種輸出功率為60kw/275N·m的永磁同步電機，在技術(shù)上，它的定子繞組采用矩形截面導(dǎo)線，比傳統(tǒng)的圓形截面導(dǎo)線阻抗低，可以優(yōu)化繞組運行時的高頻振動，從而降低電機的噪聲。

第二組行星齒輪可以在2號電機下面看到。通用汽車在這個電動驅(qū)動系統(tǒng)中采用了雙排行星齒輪設(shè)計。與豐田THS混合動力系統(tǒng)采用的單行星齒輪設(shè)計相比，雖然結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，但電機在高速范圍內(nèi)具有轉(zhuǎn)矩衰減嚴重的特點。因此，為了提高中高速時的扭矩輸出，豐田THS混合動力系統(tǒng)采用了電機-主減速器-行星齒輪的動力分配方案。通過單個行星齒輪分配兩個馬達和發(fā)動機肯定有一些限制。這時，雙排行星齒輪的優(yōu)勢就體現(xiàn)出來了。它具有更寬的傳動比調(diào)節(jié)范圍，可以使發(fā)動機在更寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)經(jīng)濟地工作，獲得更多的傳動方式以適應(yīng)更多的行駛工況，從而達到優(yōu)化動力、節(jié)省燃油的目的。

1號電機也是永磁同步電機，其功率輸出比2號電機小，功率輸出容量為54kw/140N·m，這種電機在工作時主要起輔助輸出的作用，特別是在處理高速行駛時，會將發(fā)動機動力轉(zhuǎn)換成電能驅(qū)動2號電機或儲存在電池中。

駕駛模式解讀

簡單來說，配備雙電機雙行星齒輪的電驅(qū)動系統(tǒng)，有純電驅(qū)動模式，也有發(fā)動機和電機改進的混合驅(qū)動模式。純電動驅(qū)動模式主要用于低速和中低負荷行駛工況，如日常啟動和倒車。

車輛處于中低負荷范圍時，電驅(qū)動系統(tǒng)可以獨立驅(qū)動車輛，此時發(fā)動機不參與工作。如前所述，發(fā)動機通過行星齒輪1的外齒圈輸出動力，因此此時離合器1處于斷開狀態(tài)，電機1不會干預(yù)工作，車輪由電池驅(qū)動，為電機2提供能量。如果處于減速狀態(tài)，車輪驅(qū)動電機2反向給電池充電，達到能量回收的目的。

當車輛啟動后勻速行駛時，電驅(qū)動系統(tǒng)將進入固定傳動比的混合驅(qū)動模式。在此模式下，離合器1和離合器2都被鎖定。電機1不參與運行，行星齒輪1的太陽輪被鎖定，行星齒輪2的外齒圈也被鎖定，發(fā)動機和電機2的動力通過兩個行星齒輪的行星架輸出。當需要恢復(fù)電力時，馬達2也恢復(fù)能量。

隨著車速的增加，當車輛需要更多的動力加速時，第三種模式被激活。這時候發(fā)動機的動力會通過兩組行星齒輪進行分配，一部分用來直接驅(qū)動車輪。另一部分進入電機2并被轉(zhuǎn)換成電能以驅(qū)動電機1。此時，行星齒輪1具有來自太陽齒輪的第二動力輸入，該第二動力輸入與來自外齒圈的發(fā)動機動力輸入相結(jié)合，然后從行星齒輪1的行星架輸出以驅(qū)動車輪。當需要恢復(fù)動力時，能量也由馬達2恢復(fù)。在日常駕駛過程中，控制系統(tǒng)會根據(jù)需要在固定傳動比模式和復(fù)合模式之間快速切換，并根據(jù)實際工況選擇合適的駕駛模式。

總結(jié):

通過對君越30H和邁銳寶XL混合動力汽車所使用的電驅(qū)動混合動力系統(tǒng)進行拆解，可以看出，總工們通過使用雙排星形齒輪和雙電機以及兩套離合器的配合，使得混合動力系統(tǒng)有了更為詳細的動力分配方案。因此，它可以在更寬的速度和扭矩范圍內(nèi)實現(xiàn)動力和燃油經(jīng)濟性的平衡。特別是在高速行駛的工況下，可以防止電機處于高速運行范圍，提高系統(tǒng)的綜合效率。

在系統(tǒng)集成方面，通用電驅(qū)動系統(tǒng)集成度高，電機、電機控制器、離合器、離合器控制器等部件都集成在一起，不僅體積更小，而且更好地保護了部件，尤其是電機控制器。整個系統(tǒng)體積幾乎和傳統(tǒng)的6AT變速箱一樣，更有利于通用各種平臺車型的布局。

因此，總體而言，該電驅(qū)動系統(tǒng)具有速度范圍寬、驅(qū)動模式適應(yīng)速度范圍寬、集成度高、體積小的優(yōu)點，可在多個平臺上廣泛推廣。我們也期待在未來看到更多的別克品牌和雪佛蘭品牌車型配備這種混合動力系統(tǒng)。