跟着轿车能耗和排放问题的日益突出,开展现已成为轿车职业的大趋势,而和现已成为新能源轿车打破的两大首要方向。但就现阶段来说,纯电动轿车还有许多技能壁垒没有获得打破性开展,相比之下开展混合动力轿车现在更合时宜,技能也相对老练。
混合动力技能门户很多,但是在能耗和功能之间找到最优解的却寥寥无几,其间包含通用、丰田和本田。通用、丰田等也是少量几家把握了PS型(Power Split 功率分流型)这种先进混合动力构型的厂家,PS型也是现在公认的最优解的混动构型,而这其间又以通用的Gen2 VOLTEC体系最为超卓。在最近刚上市的别克VELITE 5上搭载的便是Gen2 VOLTEC混动技能,从VELITE 5上这套混合动力体系实践驾驭体现来看,做到了能耗、排放和功能的平衡,所搭载的这套电驱技能能够当作未来十年混动技能的路线图来参阅。

之所以这么说,一方面源于VELITE 5先进的混动技能构型,另一方面则是它有着高效的操控战略,使之成为现在归纳油耗最低(百公里归纳油耗0.9L),纯电续航路程最长(116km)的国内生产的混合动力车型,归纳路程到达了768km。那么VELITE 5为何能如此优异的数据领跑全职业?咱们无妨来对它的动力总成作业原理,进行一个深度的解析。
VELITE 5上这套电驱体系来源于通用在北美现已名声赫赫的第二代VOLTEC技能 。VELITE 5的动力部分由1.5L直喷发起机、容量18kWh的三元锂电池组、一台最大扭矩287N·m/功率83kW的主电机,一台最大扭矩120N·m/功率52kW的副电机组成。电驱体系归纳功率到达110kW,归纳扭矩398N·m,动力归纳参数现已超越了干流2.0T发起机的水平,一起这套混合动力总成已接连两年的沃德十佳。

通用给VELITE 5取名为增程型混合动力车,从实践作业形式来说,与传统含义的增程型混动并不相同,由于它的首要驱动形式并非发起机与电机为串联的增程式作业形式,而是由一套杂乱的操控程序来完成了多种驱动形式。简略来说VELITE 5是有两种不同操控逻辑:在电池电量高于最低限值(电池SOC 20%左右)时,依据扭矩需求来决定是选用单电机仍是双电机驱动,与车速无关。在电池电量到达最低限值时,则选用HEV形式,包含单双电机驱动、混合驱动、并联驱动、发起机直驱多种作业形式,依据车辆行进工况去精准操控能耗。
要说理解这个,咱们需求凭借几张简图来进行阐明。

VELITE 5的电量高于电池最低限值(SOC值20%左右)时的作业形式
VELITE 5的作业形式能够分为两个阶段来分化,在电池电量高于最低限值时,它彻底是选用纯电驱动,扭矩需求大则选用双电机,扭矩需求小则选用主电机独自驱动,在这个阶段它与纯电动轿车没有任何差异。以下图中赤色箭头均表明能量的活动方向。

发起机不参加作业,离合器2结合,扭矩需求低时主电机驱动车辆行进

发起机不参加作业,离合器2结合,扭矩需求高时主副电机一起驱动车辆行进
在这个进程中,主电机(MGB)还要担任制动和减速时的能量收回。整个进程中电机驱动的工况能够参阅下面这张车轴扭矩与速度的联系图:

在车内的车载中控屏幕上,咱们也能看到此刻行进中的车辆能量的流示图,差异在于咱们无法看出此刻是归于单电机仍是双电机驱动。

纯电驱动时的中控屏幕的能量流示图、外表处能实时监测纯电续航路程

能量收回
VELITE 5的电量到达电池最低限值(SOC值20%左右)时的混动作业形式
当VELITE 5的电池电量到达最低限值(这个值并非稳定,而是跟着运用工况在动摇)时,此刻在电子外表上显现的纯电续航为0,整个VOLTEC体系的作业形式实践和新君越30H相同都是选用的HEV形式。
在起步阶段,在扭矩需求(轮上扭矩低于2000N·m)不超越电机输出时,且车速在20km/h之内,车辆仍然选用纯电驱动,与电池SOC高于20%时的电驱动不同的是,此刻的电流输出受到限制,最大扭矩输出要小于双电机的最大扭矩输出,又高于主电机的最大扭矩输出。这样规划的优点是能够让发起机躲避低速发起时分的高负荷作业,发起机保持在最佳作业区间,躲避高能耗作业工况。VOLTEC的作业形式与电池SOC高于20%时的电驱动相同。

发起机不参加作业,离合器2结合,扭矩需求低时主电机驱动车辆行进

发起机不参加作业,离合器2结合,扭矩需求高时主副电机一起驱动车辆行进
当起步阶段扭矩输出需求高于电机的最大扭矩输出时,此刻电驱体系处于一种混联的作业形式,经过调理负载让发起机保持在高功率区间作业,一起将剩余的能量用来发电,以及让电机来补偿此刻扭矩输出的缺乏。此刻离合器2结合,发起机发起作业,发起机动力一部分经过1号齿圈传递给1号行星座,驱动车辆,别的一部分动力则由行星齿轮带动1号太阳轮让MGA电机发电,部分给MGB电机,或许悉数给B电机,B电机则一起驱动车辆。在此工况下的能量收回进程中,MGA还要担任平衡发起机的负扭矩,MGB则用来收回能量。

这种作业形式首要可掩盖两种扭矩需求工况,一种是车速在0~60km/h之间的高扭矩需求工况,还有一种便是车速在20~40km/h的低扭矩需求工况。此刻的能量流示图如下图:

高扭矩输出时的能量流示图

低扭矩输出时的能量流示图

能量收回时的能量流示图
在车辆处于中高速行进时,VELITE 5电驱体系会选用一种固定速比的作业形式,此刻发起机的能量简直彻底用于驱动车轮。这种工况下发起机负载小、能耗低,处于高功率区间作业,因而不需求去进行混合驱动。体系作业形式如下:1号太阳轮被1号离合器锁止不转,发起机带动1号齿圈经过1号行星座以固定的齿比驱动车辆,而MGB电机则经过2号行星座向车轮供给动力或许吸收动力发电(车辆在制动或许减速进程中,MGB电机成为发起机对电池充电),此刻2号齿圈也被锁止,MGB电机与车轮之间的转速也是固定齿比。此进程的能量收回仍然由MGB履行,且MGB还需求参加平衡发起机的负扭矩,MGA彻底不参加作业。

这种形式实践也分两个状况,一种是低扭矩输出公工况,车速在40~60km/h之间,一种是高扭矩输出工况,车速在70~110km/h之间。能量流示图如下:

发起机直驱

发起机直驱与主电机参加驱动
在车辆处于高速巡航时,VELITE 5电驱体系会选用一种高速增程形式来作业。此刻离合器1锁止,离合器2断开。发起机一部分动力从1号行星座直接驱动车辆,别的一部分动力则经过1号太阳轮传送到2号齿圈,再传给2号行星座驱动车辆,2号行星齿轮还分出部分动力给MGB电机发电。而MGB电机则要么将宣布的电给MGA电机,MGA电机驱动1号太阳轮,要么流出部分电给电池。这个和低速增程形式的差异首要是改变了发起机到车轮的齿比,以确保较高车速下发起机处于低负载的高效区间。类似于惯例动力的发起机与变速箱在凹凸档位的作业差异。能量收回的进程与低速增程形式相同。

这种形式实践也分两个状况,一种是低扭矩输出公工况,车速在60km/h以上,一种是高扭矩输出工况,车速在110km/h以上。能量流示图如下:

高扭矩输出时的能量流示图

低扭矩输出时的能量流示图
VELITE 5在电池SOC值到达20%左右时,实践的驱动工况也能够参阅下面这张车轴扭矩与速度的联系图:

从图中咱们能够很直观的看到在各工况下的扭矩以及速度都有堆叠区间,在这些堆叠区间,VELITE5的这套混动的操控战略彻底根据发起机的负载来调理,尽可能让发起机处于更高功率的区间作业,这也是这套体系的精华地点。
VELITE5内行进进程中的电量也能够用下图来进行一个阐明。电池的电量在到达SOC值最低要求时,就会进行HEV形式,电量会在最低值邻近起浮。这儿需求阐明一点便是为什么电池的电量不是彻底耗费完再进行HEV形式,笔者的估测是通用的工程师一方面是为了避免电池的过放电对电池的损伤,一方面让电机随时参加驱动去调理发起机的负载,弥补扭矩,让发起机尽可能保持高功率区间作业,这也是为什么SOC的最低值是起浮的原因。

VELITE5这套精密的能耗办理战略,以及先进的混动体系构型,让它能够轻松满意未来十年内的全球各地区的能耗以及排放法规,所以它彻底能够被当作未来十年混动技能的路线图来参阅。