● 機械單元拆解
拆開電驅單元的外殼,在動力輸出側內部的第一層還是我們常見的機械結構,可以看出這套系統(tǒng)的主減速器采用行星齒輪結構,相比錐型齒輪具有更好的平順性和更低的噪音。同時我們還可以看到駐車機構的駐車棘爪和駐車齒輪直接連接在了鏈輪總成之上,而電子油泵則安置在整個電驅系統(tǒng)的下方。這套系統(tǒng)的電機、離合器以及行星齒輪均通過油液進行冷卻或潤滑。
繼續(xù)往下拆解就可以看到2號電機了,這個電機在低速情況如起步、倒車等情況下將會獨立驅動車輛,它是一臺永磁同步電機,具有60kW/275N·m的動力輸出能力。在技術方面,它的定子繞線采用了矩形截面的導線,相比傳統(tǒng)圓形截面的導線具有更低的阻抗,同時還能在工作時優(yōu)化繞組的高頻振動,達到降低電機噪音的目的。
在2號電機下方可以看到第二組行星齒輪,通用在這套電驅系統(tǒng)上采用了雙排行星齒輪的設計,與豐田THS混合動力系統(tǒng)所采用的單行星齒輪設計相比雖然在結構上更為復雜,不過電動機的特性是高轉速區(qū)間扭矩衰減嚴重,因此豐田THS混合動力系統(tǒng)為了提高中高車速下的扭矩輸出,采用的是電動機-主減速器-行星齒輪的動力分配方案。通過單行星齒輪負責調配兩個電機和發(fā)動機必然存在一些局限性,這時雙排行星齒輪的優(yōu)勢就得以體現(xiàn)了,它具有更為寬泛的傳動比調節(jié)范圍可以使得發(fā)動機在更廣的速度區(qū)間內都處于經(jīng)濟工作狀態(tài),并且獲得更為多樣的傳動模式以適應更多的駕駛狀態(tài),從而達到優(yōu)化動力節(jié)省燃油的目的。
1號電機同樣是一臺永磁同步電機,動力輸出比2號電機小一些,具有54kW/140N·m的動力輸出能力。在工作時,這臺電機主要起到輔助輸出的作用,尤其是在應對高速行駛的情況下,它會將發(fā)動機的動力轉化為電能用于驅動電機2或者是儲存于電池中。
● 驅動模式解讀
簡單來講,搭載了雙電機與雙行星齒輪的電驅系統(tǒng)有一種純電動驅動模式和良種發(fā)動機+電機混合驅動的工作模式。其中純電動驅動模式主要應用于低速和中低負荷的行車狀態(tài)上,如日常起步以及倒車這樣的用車場景。
在車輛處于中低負荷區(qū)間內時,電驅系統(tǒng)可以獨立驅動車輛,此時發(fā)動機并不介入工作。由于前面提到過,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也不會介入工作,車輪由電池為電機2提供能量驅動。若是處于減速狀態(tài)時,車輪拖動電機2反向為電池進行充電,達到能量回收的目的。
當起步之后車輛進入勻速行駛狀態(tài),這套電驅系統(tǒng)會進入固定齒比的混和動力驅動模式。在此模式下,離合器1和離合器2均處于鎖止狀態(tài)。電機1不介入工作,行星齒輪1的太陽輪鎖止,行星齒輪2的外齒圈也處于鎖止狀態(tài),發(fā)動機和電機2的動力經(jīng)由兩個行星齒輪的行星架輸出。需要回收動力時,同樣由電機2進行能量回收。
隨著車速的增加,當車輛需要更多動力加速時,第三種模式便被激活了。此時發(fā)動機的動力會經(jīng)由兩組行星齒輪被分割,一部分用于直接驅動車輪。另一部分則進入電機2轉化為電能驅動電機1,這時行星齒輪1就有了第二股從太陽輪輸入的動力,這股動力與從外齒圈輸入的發(fā)動機動力合成后從行星齒輪1的行星架輸出驅動車輪。需要回收動力時,則同樣通過電機2進行能量回收。在日常行車過程中,控制系統(tǒng)會根據(jù)需要在固定齒比模式和復合模式之間快速切換,根據(jù)實際工況選擇合適的驅動模式。
文章總結:
通過對君越30H和邁銳寶XL混合動力車型上所使用的這套電驅混合動力系統(tǒng)的拆解可以看出,通用的工程師通過使用雙排行星齒輪和雙電機再加上兩組離合器的配合使得這套混動系統(tǒng)具有了更細致的動力分配方案。因此它能夠在更廣泛的速度和扭矩區(qū)間內實現(xiàn)動力和燃油經(jīng)濟性之間的平衡。尤其是在高速行車的工況下,可以避免電機處于高轉速運行區(qū)間,提高了系統(tǒng)的綜合效率。
而在系統(tǒng)集成度方面,通用的這套電驅系統(tǒng)集成化程度很高,電機、電機控制器、離合器、離合器控制器等元件都集成在了一起,不僅體積更小,而且對元器件尤其是電機控制器的保護更好。整套系統(tǒng)的體積與傳統(tǒng)的6AT變速箱相差無幾,更利于在通用旗下各平臺車型上進行布局。
因此綜合來看,這款電驅系統(tǒng)具有變速范圍寬、驅動模式適應速度區(qū)間廣的優(yōu)點,再加上高度集成且體積小的優(yōu)點,能夠適用于多平臺廣泛推廣。我們也期待能夠在以后看到更多的別克品牌以及雪佛蘭品牌車型上搭載這款混合動力系統(tǒng)。(文/圖/攝 汽車之家 羅奧雨)
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