[汽車之家 電動車技術(shù)]  從豐田1997年發(fā)布第一代普銳斯以來,，在混合動力車市場上似乎是日系車一枝獨秀的局面。然而時至今日,，這樣的局面將要迎來一些變數(shù)了：通用集團最近在混合動力汽車市場上集中發(fā)力，一口氣推出了CT6插電混動版、君越以及邁銳寶XL的混動版車型,。這次我們就來到了位于上海的通用汽車泛亞研發(fā)中心，為大家揭開應(yīng)用在君越30H和邁銳寶XL混動版車型上的電驅(qū)系統(tǒng)的面紗,，看看美國人在混合動力技術(shù)上的獨到之處,。

■ 通用汽車混合動力系統(tǒng)技術(shù)概況

　　這次我們拆解的HEV全混動系統(tǒng)是通用最新一代模塊化電驅(qū)系統(tǒng)，它由一臺1.8L自然吸氣發(fā)動機和兩組永磁同步電機以及雙排行星齒輪和兩個離合器構(gòu)成,，并配以高度集成的TPIM電控模塊,。電池系統(tǒng)則選用了高性能的三元鋰電池組，容量為1.5kWh,。

　　動力系統(tǒng)方面,，這套電驅(qū)系統(tǒng)可以實現(xiàn)電機單獨驅(qū)動、發(fā)動機與電機混合驅(qū)動等多種驅(qū)動形式,。最大綜合輸出扭矩可達到380N·m,，0-100km/h加速時間僅用8.9s，百公里油耗為4.7L/100km,，與上一代君越eAssist混合動力車型相比,，油耗降低35%。

『除了君越30H,，這套系統(tǒng)還被通用旗下的邁銳寶XL混動車型所使用』

　　與目前市面上主流的混動技術(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都有不錯的表現(xiàn)。在混和動力車型中油耗處于中游水準,，與凱美瑞雙擎等老牌日系對手相比也毫不遜色（凱迪拉克CT6,、寶馬530以及沃爾沃S60L的混合動力車型采用插電式混合動力技術(shù)，可以在短途使用之后由城市電網(wǎng)進行充電,，因此官方公布的綜合油耗更低）,。

● 工作原理及TPIM電控系統(tǒng)拆解

　　君越30H上的這套電驅(qū)系統(tǒng)主要有純電機驅(qū)動、汽油發(fā)動機驅(qū)動以及油電混合驅(qū)動三種驅(qū)動模式,，發(fā)動機與兩臺電動機之間通過兩套離合器和兩組行星齒輪相連接,，并配合ECVT變速箱實現(xiàn)多種驅(qū)動模式之間的無縫切換。

　　從這個示意圖可以看到,，發(fā)動機,、電動機、離合器,、行星齒輪組以及電池等部件的連接關(guān)系,，發(fā)動機直接與行星齒輪組1的外齒圈相連,，為了獲得平順的動力輸出，在它們之間設(shè)有一套輸入扭矩減振器,，與自動變速箱液力變矩器的減振結(jié)構(gòu)類似,。電機1和電機2分別連接在行星齒輪1/2的太陽輪上，這套系統(tǒng)輸出軸都在行星架上,。離合器2一端固定,，一端與行星齒輪2連接，通過同時鎖止兩個離合器可以實現(xiàn)固定齒比的行駛模式,。

● 電控系統(tǒng)拆解：集成度很高

　　言歸正傳,，先回到位于這套電驅(qū)系統(tǒng)正上方的電控系統(tǒng)上。這套名為TPIM的電控系統(tǒng)將高壓逆變模塊集成在了殼體內(nèi)部,，與豐田在用的THS混動系統(tǒng)相比集成度更高,，安全系數(shù)也高一些,。

　　接下來打開TPIM控制系統(tǒng)的外殼,，里面就是這個控制系統(tǒng)的本體了，在其內(nèi)部集成了電機1和電機2的供電模塊,。同時通用的這款電驅(qū)系統(tǒng)采用的是油冷方案,，所以在電控系統(tǒng)內(nèi)部還安置有電子油泵的驅(qū)動單元。

　　與目前常見的混合動力車型上使用的電機控制單元和電機分體式布局不同的是,，這套電驅(qū)系統(tǒng)將電機控制器集成到了TPIM內(nèi)部,，在這里就已經(jīng)將電池的高壓直流電轉(zhuǎn)換為了驅(qū)動兩個電機所需的三相交流電。不僅省去了電機控制器之間的連接線路,，同時還提高了產(chǎn)品的可靠性和安全性,。好了 電控系統(tǒng)和相關(guān)原理的說明就到這里，下面我們翻頁進入這套電驅(qū)系統(tǒng)機械單元的拆解和說明里去,。

● 機械單元拆解

　　拆開電驅(qū)單元的外殼,，在動力輸出側(cè)內(nèi)部的第一層還是我們常見的機械結(jié)構(gòu)，可以看出這套系統(tǒng)的主減速器采用行星齒輪結(jié)構(gòu),，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(gòu)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(qū)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(qū)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(shù)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(qū)系統(tǒng)上采用了雙排行星齒輪的設(shè)計,，與豐田THS混合動力系統(tǒng)所采用的單行星齒輪設(shè)計相比雖然在結(jié)構(gòu)上更為復(fù)雜，不過電動機的特性是高轉(zhuǎn)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(diào)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(diào)節(jié)范圍可以使得發(fā)動機在更廣的速度區(qū)間內(nèi)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(yīng)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(yīng)對高速行駛的情況下,，它會將發(fā)動機的動力轉(zhuǎn)化為電能用于驅(qū)動電機2或者是儲存于電池中。

● 驅(qū)動模式解讀

　　簡單來講,，搭載了雙電機與雙行星齒輪的電驅(qū)系統(tǒng)有一種純電動驅(qū)動模式和良種發(fā)動機＋電機混合驅(qū)動的工作模式,。其中純電動驅(qū)動模式主要應(yīng)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(nèi)時,，電驅(qū)系統(tǒng)可以獨立驅(qū)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(qū)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(qū)系統(tǒng)會進入固定齒比的混和動力驅(qū)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(qū)動車輪,。另一部分則進入電機2轉(zhuǎn)化為電能驅(qū)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(qū)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(fù)合模式之間快速切換,，根據(jù)實際工況選擇合適的驅(qū)動模式,。

文章總結(jié)：

　　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(qū)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(nèi)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(zhuǎn)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(qū)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(qū)系統(tǒng)具有變速范圍寬,、驅(qū)動模式適應(yīng)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）