[汽車之家 電動(dòng)車技術(shù)] 2015年榮威e550在上海地區(qū)銷量達(dá)到1.17萬輛,這個(gè)銷量超過了同地區(qū)同級(jí)別的暢銷車?yán)室。無可否認(rèn)上海新能源牌照的誘惑讓許多消費(fèi)者“不得不”選一款新能源車,然而為什么會(huì)選e550呢?除了政策的照顧,這款車還有沒有特別的亮點(diǎn)值得體驗(yàn)?答案是有的,而且還不少!上汽自主研發(fā)的混動(dòng)技術(shù)采用的電驅(qū)變速箱EDU就屬于是行業(yè)內(nèi)獨(dú)家的技術(shù),有興趣的朋友一起來看看吧。
■ 榮威e550混動(dòng)技術(shù)概況
上汽在混動(dòng)戰(zhàn)略發(fā)展上的一個(gè)特點(diǎn)就是注重自主研發(fā),其在電池、電控、電驅(qū)三大方面都是自主研發(fā)并掌握了核心技術(shù),包括了電驅(qū)方面的電驅(qū)變速箱EDU、電池方面的電池集成和電池管理系統(tǒng)BMS方面的軟硬件技術(shù),以及電控方面的完備開發(fā)體系。體系方面的事顯然不是三言兩語能說明白的,我們此次主要以榮威e550為例,從電池和電驅(qū)兩個(gè)方面,看看其混動(dòng)技術(shù)的特點(diǎn)。
“三電”系統(tǒng) | ||
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電驅(qū)變速箱EDU | 電池系統(tǒng) | 軟件工程 |
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電池管理系統(tǒng) | 系統(tǒng)標(biāo)定 |
榮威e550的混動(dòng)技術(shù)簡(jiǎn)單來說可以總結(jié)為“雙芯、三核、八模”,“雙芯”指的是其既有汽油發(fā)動(dòng)機(jī),又有電動(dòng)機(jī)兩種動(dòng)力系統(tǒng);“三核”指的是其搭載1.5l VTI-tech汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、ISG(Integrated Starter Generator)啟動(dòng)和發(fā)電一體機(jī)、TM(Traction motor)牽引電機(jī)三核動(dòng)力,“八!敝傅氖瞧鋷в7種驅(qū)動(dòng)加上充電模式,共有8種運(yùn)行模式。據(jù)廠家資料顯示,該車最高續(xù)航里程為600km,純電模式下綜合路況續(xù)航里程為60km,綜合油耗1.6L/100km。
光從動(dòng)力參數(shù)上看,e550跟同級(jí)別的車型如比亞迪秦等相比,并不見得有什么優(yōu)勢(shì),作為注重節(jié)能環(huán)保車型,e550顯然是希望在節(jié)能方面做出成績(jī)。e550帶有同級(jí)別罕見的8種運(yùn)行模式,面對(duì)不同的路況和用車環(huán)境,都能自動(dòng)選擇合適的工作模式。下面的視頻能更加直觀地看到各種模式之間的區(qū)別。
除了上面提到的6種模式外,e550還有發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式(完全由發(fā)動(dòng)機(jī)工作,兩個(gè)電機(jī)都不工作。)和一個(gè)外接充電模式。請(qǐng)大家留意上面提到的6種驅(qū)動(dòng)模式中電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的工作情況,接下來的EDU拆解就可以對(duì)應(yīng)不同的驅(qū)動(dòng)模式了解EDU的工作原理。
■ 電驅(qū)變速箱EDU
從擋把上看,e550的變速箱跟普通的自動(dòng)擋車型類似,都是帶有“P、R、N、D”的擋位,帶有三種駕駛模式。但其實(shí)其內(nèi)部跟一般的AT變速箱完全不同,除了有變速機(jī)構(gòu)外,還集成了兩個(gè)電機(jī)和兩個(gè)離合器,下面一起看看其內(nèi)部結(jié)構(gòu)吧。
● 電驅(qū)變速箱EDU結(jié)構(gòu)——雙核/雙擋/雙離合
電驅(qū)變速箱EDU主要是集成了兩個(gè)電機(jī)、兩個(gè)離合器和一套2個(gè)擋位的齒輪組,等于是把動(dòng)力單元和傳動(dòng)單元都集成在一起,混動(dòng)系統(tǒng)中的兩個(gè)電機(jī)都設(shè)置在這個(gè)變速箱中,整個(gè)單元重量大約在115kg,體積較小,位置就是布置在發(fā)動(dòng)機(jī)的右側(cè)。
從這個(gè)示意圖可以看到,EDU跟發(fā)動(dòng)機(jī)和電池等部件的連接關(guān)系,EDU布置在發(fā)動(dòng)機(jī)的右側(cè),發(fā)動(dòng)機(jī)跟ISG電機(jī)相連并通過C1離合器連接中間的齒輪組,中間是兩擋齒輪組,再往右則是C2離合器和TM電機(jī)。同時(shí)由于連接發(fā)動(dòng)機(jī)的C1離合器是設(shè)定為常開,而連接主電機(jī)TM的C2離合器設(shè)定是常閉,可見該系統(tǒng)在多數(shù)電力充足的情況下都是傾向于以電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)為主,在電量低或者需要大扭矩的時(shí)候,才會(huì)需要發(fā)動(dòng)機(jī)介入,這樣的設(shè)計(jì)更接近電動(dòng)車,減少發(fā)動(dòng)機(jī)介入有利于降低油耗。
● 液壓模塊——整個(gè)電驅(qū)變速箱的“控制機(jī)構(gòu)”
液壓模塊可以說是整個(gè)電驅(qū)變速箱的“控制機(jī)構(gòu)”,齒輪組換擋和兩個(gè)離合器的開/閉都需要由液壓模塊提供壓力來操作,其中液壓模塊集成的撥叉直接對(duì)齒輪組進(jìn)行換擋操作。
從示意圖可以看出,液壓模塊其實(shí)跟變速箱里的齒輪組和離合器都是有連接的,通過對(duì)液壓的控制來實(shí)現(xiàn)對(duì)各部件的操作。
● ISG電機(jī)和C1離合器——發(fā)動(dòng)機(jī)的“好機(jī)友”
ISG電機(jī)跟發(fā)動(dòng)機(jī)相連,兩者通過C1離合器跟齒輪組相連,在8種工況中,其實(shí)只有發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和能量回收兩種模式下二者是不同步的,其余的6種模式都是“步調(diào)一致”,由于C1離合器常開,ISG電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)在純電模式下都是不工作的。
兩個(gè)電機(jī)都是采用了三相永磁同步電機(jī),而ISG電機(jī)的功率和扭矩約是TM電機(jī)的一半左右,更多的是在擔(dān)負(fù)輔助的角色,在車輛啟動(dòng)、怠速充電等不需要大功率的時(shí)候,則是由ISG電機(jī)來工作。
● TM電機(jī)和C2離合器——?jiǎng)恿Α叭恕敝械闹髁?/strong>
實(shí)際上e550是采用偏向電力驅(qū)動(dòng)的設(shè)定,在電力足夠的情況下都是由TM電機(jī)驅(qū)動(dòng),在電力不足的情況下TM電機(jī)其實(shí)也是會(huì)持續(xù)工作,跟發(fā)動(dòng)機(jī)一起為車輛提供動(dòng)力。
TM電機(jī)在結(jié)構(gòu)上其實(shí)跟ISG電機(jī)基本相同,主要的差別其實(shí)是尺寸更大,功率更高。兩者都是永磁同步電機(jī),相比直流電機(jī)或者異步電機(jī),永磁同步電機(jī)有著功率密度高、重量輕、體積小和可靠性好等優(yōu)點(diǎn),在騰勢(shì)、寶馬i3等車型上也都采用的是永磁同步電機(jī)。
實(shí)際上C1和C2離合器都是干式離合器,有著免維護(hù)和無拖拽損失等優(yōu)點(diǎn),只是兩者一個(gè)是常開,一個(gè)是常閉。變速箱正是通過控制這兩個(gè)離合器的開/閉實(shí)現(xiàn)了不同模式之間的切換。
● 齒輪軸系——化繁為簡(jiǎn)
別看前面提到的“雙芯、三核、八!备杏X似乎很復(fù)雜,到了齒輪軸系的部分則簡(jiǎn)化了許多,只設(shè)置了兩個(gè)擋位,跟豐田的E-CVT相當(dāng)于無極變速不同。兩個(gè)擋位使變速機(jī)構(gòu)的變速范圍增大,從而能夠把發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制在經(jīng)濟(jì)油耗區(qū),進(jìn)一步優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性。把兩端的電機(jī)拆掉后,就能看到中間的齒輪組,可以分為三個(gè)部分輸入軸、同步器和差速器。
輸入軸上帶有的兩個(gè)擋位齒輪是這套系統(tǒng)的特點(diǎn),依靠液壓模塊的撥叉進(jìn)行擋位更換,根據(jù)不同的工況選擇擋位,提升系統(tǒng)的動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性。兩個(gè)電機(jī)同軸布置,整個(gè)EDU能夠把體積重量控制到現(xiàn)在這種狀態(tài)是該EDU的一大亮點(diǎn)。
電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)小結(jié):
在電驅(qū)動(dòng)技術(shù)方面,e550在軟件和硬件上都做出了與眾不同的設(shè)計(jì),8種工作模式的設(shè)計(jì)能更好的覆蓋日常用車情況,而且不需要人工選擇,都是自動(dòng)切換,有較好的實(shí)用性和便利性。而在硬件方面,上汽也是另辟蹊徑,自主研發(fā)了集成兩個(gè)電機(jī)和兩個(gè)離合的雙擋位電驅(qū)變速箱EDU,堅(jiān)持原創(chuàng)的路線值得肯定。
● 電池包簡(jiǎn)介
廠家一直都宣傳旗下的電池包滿足IP67的設(shè)計(jì)要求,在開始拆解電池包之前,不妨先看看上汽最近做的一個(gè)小實(shí)驗(yàn),為了展示電池包的防水性能,廠家把e550的電池包整個(gè)泡在了魚缸里,泡了5天,而魚缸里一直在養(yǎng)魚。我們達(dá)到活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)的時(shí)候正好是第五天,到了可以撈出電池,“開蓋驗(yàn)貨”的時(shí)候了。
什么是IP67密封等級(jí)
IP(INGRESS PROTECTION)防護(hù)等級(jí)系統(tǒng)是由成立于1906年的國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)所起草,將電器依其防塵防濕特性加以分級(jí)。目前在布線行業(yè)最高實(shí)現(xiàn)的是IP67級(jí)別。
6 灰塵禁錮:塵埃無法進(jìn)入物體整個(gè)直徑不能超過外殼的空隙。
7 防短時(shí)浸泡:常溫常壓下,當(dāng)外殼暫時(shí)浸泡在1M深的水里將不會(huì)造成有害影響。
雖然已經(jīng)泡了5天,但當(dāng)工程師通過電腦讀取電池包的信息時(shí),系統(tǒng)依舊顯示正常,電池包內(nèi)的絕緣項(xiàng)目仍是OK,說明并沒有水進(jìn)入到電池包內(nèi),而且電壓電量等指標(biāo)也是正常,接下來還是開蓋吧。
雖然這個(gè)簡(jiǎn)單的小實(shí)驗(yàn)并不能說明這個(gè)電池包的防護(hù)等級(jí)就很高,但起碼可以說明其實(shí)電動(dòng)車也不一定怕水,哪怕整個(gè)電池都泡在水里,也未必會(huì)漏電。
● 電芯種類解析
目前e550采用的是磷酸鐵鋰的電池,這種材料的優(yōu)點(diǎn)就是電壓穩(wěn)定,安全度高,但是能量密度偏低。而將來e950將會(huì)采用鎳鈷錳酸鋰電(以下簡(jiǎn)稱三元鋰電),這種材料目前正在被越來越多的電動(dòng)車廠家采用,最大的優(yōu)點(diǎn)是能量密度高,但是安全度不如磷酸鐵鋰,而且成本也更高。上汽的工程師們則是會(huì)通過優(yōu)化電池包的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和BMS等方面,來提升安全性。
能量密度高的電芯能夠在有限的空間內(nèi)布置總?cè)萘扛蟮碾姵亟M,這對(duì)車型續(xù)航能力和輕量化方面都有益處。同時(shí)更輕的電池組有利于加速和制動(dòng)性能的優(yōu)化提升,增強(qiáng)車輛的操控性。
在電芯包的造型方面,目前e550和將上市的e950都將采用軟包電芯,而純電動(dòng)車型則將采用方形硬殼電芯,相比之下還是方形硬殼電芯的成本更高,但更易于多個(gè)集成化和平臺(tái)化。
● 電池管理系統(tǒng)BMS——自主研發(fā)的嘗試
上汽剛開始做新能源車的時(shí)候也是采用供應(yīng)商如LG和A123等公司的BMS系統(tǒng),從2013年開始上汽開始研發(fā)自己的BMS系統(tǒng),并在2016年正式研發(fā)出了第一代產(chǎn)品。據(jù)工程師介紹,BMS系統(tǒng)的難點(diǎn)有兩個(gè),一個(gè)就是如何采集到精準(zhǔn)的數(shù)據(jù),有精確的數(shù)據(jù)才能讓系統(tǒng)的工作更加高效。第二是如何預(yù)測(cè)電池電量的變化,為車輛系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的參考值。
上汽的BMS在采集數(shù)據(jù)方面,通過設(shè)置兩個(gè)數(shù)據(jù)采集器的方式,保證了采集數(shù)據(jù)的精度,同時(shí)在其中一個(gè)采集器出問題的時(shí)候,另一個(gè)采集器可以讓整個(gè)系統(tǒng)繼續(xù)工作。完善的數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì),也讓系統(tǒng)對(duì)敏感區(qū)SOC(State Of Change荷電狀態(tài))的監(jiān)測(cè)精度達(dá)到1%,對(duì)全區(qū)間的精度達(dá)到3%,這個(gè)指標(biāo)要領(lǐng)先于行業(yè)平均的8%的水平。
上汽的均衡技術(shù)也是一個(gè)亮點(diǎn),電池均衡是BMS系統(tǒng)的一個(gè)重要功能,這個(gè)也可以理解成電池電量的均衡,因?yàn)殡姵匕锔鱾(gè)電芯一致性存在差異,充電時(shí)導(dǎo)致最小容量電芯過充;放電時(shí)導(dǎo)致最小容量電芯過放;最終導(dǎo)致最小的電芯容量衰減更加厲害,進(jìn)入惡性循環(huán)。而電池均衡的作用就是保證電池在充放電過程中,充放電末期保證電芯之間的一致性。在同行業(yè)中很多廠家都還僅僅是以外接充電均衡為主的時(shí)候,上汽的BMS已經(jīng)可以支持行車均衡/充電均衡/離線均衡,這種設(shè)計(jì)更有利于延長(zhǎng)電池壽命。
未來BMS技術(shù)的發(fā)展,對(duì)于均衡功能的要求也會(huì)從目前的被動(dòng)均衡,改進(jìn)到主動(dòng)均衡,簡(jiǎn)單來說現(xiàn)在的均衡操作是對(duì)電量多電池進(jìn)行放電,達(dá)到電量均衡的目的,這樣做其實(shí)是浪費(fèi)電量的;而主動(dòng)均衡則是可以做到將電量高的電池的電充到電量低的電池中,這樣不會(huì)浪費(fèi)電,而且更加高效。
通過對(duì)上汽混合動(dòng)力系統(tǒng)的拆解,可以看到上汽在涉及到新能源車核心技術(shù)的電池和電驅(qū)系統(tǒng)方面都有自己獨(dú)立自主研發(fā)的技術(shù),雖然都是第一代的產(chǎn)品,但是技術(shù)水平并不比同級(jí)別的競(jìng)品遜色,而且還有不少擁有專利的先進(jìn)技術(shù)。其中電驅(qū)變速箱EDU可以說是頗具創(chuàng)新意識(shí)的設(shè)計(jì),集成了雙電機(jī)兩擋位的變速箱在中國(guó)品牌新能源車中比較特別。
另外在看看售價(jià)方面,e550售價(jià)24.88萬-25.98萬,目前可以享受國(guó)家和地方補(bǔ)貼,由于上海新的地方補(bǔ)貼還沒出臺(tái),尚不能精確計(jì)算補(bǔ)貼金額,預(yù)計(jì)所有補(bǔ)貼合計(jì)約7.5萬現(xiàn)金左右,購(gòu)車成本跟買一輛常規(guī)動(dòng)力的緊湊型車差距不是很大,同時(shí)還能有上海地區(qū)的新能源牌照,的確很有吸引力。加上其混動(dòng)系統(tǒng)在節(jié)油方面有著天然的優(yōu)勢(shì),應(yīng)該說對(duì)新能源車感興趣朋友可以重點(diǎn)考慮這款車型。(圖/文/攝 汽車之家 梁海文)
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動(dòng)力系統(tǒng)再優(yōu)化 試新款榮威550 Plug-in
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