超低油耗的秘诀在哪?暴力拆解“别克蓝”智能电驱系统

前不久笔者在杭州濛濛细雨之中,体验了上汽通用别克新君越HEV的混动节能效果,并且创造了全场最低的4.0升/100公里的油耗数据,比官方的4.7升/100公里的数据还要理想。

别克新君越HEV实际上只是别克品牌新能源战略的一部分,2016年4月18日,别克品牌正式公布了面向未来的“别克蓝”新能源战略以及“别克蓝”车标,并在8月29日和11月18日先后发布了全新一代君越30H全混动以及Velite新能源概念车,别克新能源战略的快速推进,意味着消费者可以有更多的挂着“别克蓝”车标的新车选择,带着对这些新车的期待和对智能电驱系统的强烈好奇,笔者来到了上海泛亚汽车技术中心,实地拆解研究一下这套革命性的电驱系统。

对于混合动力汽车来讲,无论是HEV全混动、EREV插电式增程混动还是PHEV插电式混动,都拥有两个的能量源:汽油发动机与电动机,而这两种能量源如何协作,是否高能高效,一直都是混合动力技术的核心技术门槛。

作为“别克蓝”新能源战略的核心科技之一,智能电驱系统担负新能源车辆的动力分配工作,通过通用专利双排行星齿轮组、两组高性能交流永磁同步电机、新一代集成式TPIM电控模块等核心部件,将发动机能量与电能有机地结合在一起,根据行驶工况来分配不同的动力输出模式,确保车辆时刻处于最高效的状态,最大化减少能量消耗。同时,通用专利双排行星齿轮组让整体动力输出不间断、无顿挫,提供以类似CVT无极变速的平顺质感,区别就是传递扭矩更大,不会像CVT那样软绵无力。

首先给笔者留下深刻印象的就是高集成度,很难想象过去好几个模块,几乎要把发动机舱塞满的各种设备组件,如今已经在四代技术迭代中被高度整合,取得了体积重量的双重优化。得益于同轴设计双电机与双排行星齿轮,在性能、散热和封装方面找到平衡。

以往独立安置的TPIM电控模块此次也集成在一起,TPIM可以说是整个混合动力系统的控制大脑,它由三个独立的逆变模块、变速箱控制器、混合动力系统控制器等组成,其中三组逆变器负责控制电机,变速箱控制器负责换挡及扭矩请求,混合动力控制器负责扭矩分配和能量管理。随着TPIM电控模块的集成,高压直流交流转换是在箱体内部完成的,所以我们在发动机舱内是看不到以往混动或者纯电动汽车上面的橙色高压电线,既安全又耐久。


值得一提的是,整套驱动单元及控制器重量仅为125kg,可以和传统6AT变速箱实现模块化替换,这也解释了为什么上汽通用别克能够如此迅速地实现了多平台车型多模式(HEV全混动、EREV插电式增程混动、PHEV插电式混动)的灵活应用。

↖智能电驱系统↗传统6AT变速器

通用专利双排行星齿轮组与高性能电机

“别克蓝”智能电驱系统内置两组行星齿轮组结构,行星齿轮组之间布置了两组电机,可以灵活实现纯电驱动、纯发动机驱动以及油电混合驱动等多种驱动模式,比业内绝大多数采用单电机的混动车型传动效率更高,节能效果更显著。

别克新君越HEV工作模式

  1. 智能停机:当发动机不需要驱动整车行驶时,自动切断燃油/停止发动机转动。例如,当车辆静止发动,或车辆减速时。

  2. 纯电驱动:主电动机在较低车速, 凭借电池中储存的能量提供所有动力。主电机低速时能平顺提供275Nm的最大扭矩,为车辆提供稳定强劲的加速。

  3. 加速助力:当车速较高或者急加速时,主电机、辅助电机以及发动机同时工作提供充沛的动力。此模式通过协同双电机和发动机,允许主电机在车速高时运行在低转速区,提供更好扭矩,为驾驶者提供更有乐趣的驾驶体验。

  4. 优化充电:当车辆在巡航以及运行在非滑行、减速或停止工况时,混合动力系统能够控制发动机工作在效率最高的区域来给动力电池充电。

  5. 制动馈能:在车辆滑行和减速时,整车动能可以转化为电能给动力电池充电。混合动力系统会合理分配主副电机的制动能量回收,直到较低车速,再由电机输出扭矩,使得扭矩输出过渡平滑,避免了整车的抖动。

拆到电机这里,大家开始有点不淡定了,因为这两组电机看上去有点奇怪,以往的铜线圈不是常规的套路。仔细研究下来,原来电机定子铜线圈是条形绕组构造。使用矩形的绕线结构来取代传统的圆形绕线结构,使其直流阻抗更低、散热更好,也更容易集成,实现了低噪声、高扭矩、高效率。

行星齿轮组跟电机之间如何协同?

“别克蓝”智能电驱系统内部还拥有两组离合器,通过不同的开闭状态,可以实现两种主要的工作模式和一个固定速比。

状态 离合器1 离合器2 备注
低俗模式 开启 关闭 前进、倒车
固定速比 关闭 开启 前进,固定速比1.54
高速模式 关闭 开启 高速前进

低速行驶工况下,智能电驱系统通过结合离合器1、断开离合器2的操作,实现以较大的速比推动车辆,来减小对电机转矩的要求;进入高速工况时,系统则通过断开离合器1并结合离合器2切入较小速比的状态,避免电机在过高的转速下运转。在“高速”和“低速”两个模式之间,还有一个固定速比,即发动机以1.54的速比(不包括主减速比)参与直接驱动汽车,此时车辆同样处于高效节能的工作状态。

小结:怎样理解“别克蓝”新能源战略

别克将在2017年推出基于2016广州车展Velite概念车的EREV插电式增程混合动力车,2018年推出PHEV插电式混合动力车,2019年推出EV纯电动车,“别克蓝”新能源车型兼顾节油环保、驾控乐趣和安全舒适,带来了前所未有的电气化驾驶质感。不得不说“别克蓝”战略实际上全面导入通用汽车的最新一代智能电驱系统,给这个历史悠久的豪华汽车品牌注入了未来基因,使其焕发出更大的生命力。

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