電動車普及的前奏 3種混合動力技術(shù)解析

● 串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)解析

　　沃藍(lán)達(dá)內(nèi)置了1.4L汽油發(fā)動機(jī)、主電動機(jī)（最大功率111kW，最大扭矩368Nm）以及輔助電動機(jī)/發(fā)電機(jī)。其汽油發(fā)動機(jī)僅用于對電池充電，并不直接驅(qū)動車輛。而由于沃藍(lán)達(dá)可以僅使用電池供電推動車輛行駛80公里，從某種意義上已屬于純電動車范疇。

1）系統(tǒng)構(gòu)成

　　Voltec混合動力系統(tǒng)是通用汽車的E-Flex插座充電式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的最新版本，采用1臺小型的發(fā)動機(jī)、2臺電動機(jī)對車輛進(jìn)行綜合驅(qū)動的系統(tǒng)。沃藍(lán)達(dá)上采用的是容量為16kWh的360V鋰電池組，電池組成T型布置，隱藏于后排座椅下及車身中部，純電動最高行駛里程可達(dá)80km。整個Voltec混合動力系統(tǒng)包括汽油發(fā)動機(jī)、綜合動力分配系統(tǒng)、高容量鋰電池以及電力控制單元。

2）部件解析

　　沃藍(lán)達(dá)的動力系統(tǒng)由2臺電動機(jī)（最大功率分別為111kW和55kW）和1臺發(fā)動機(jī)（最大功率為63kW）組成，發(fā)動機(jī)僅用于發(fā)電。其中功率較大的電動機(jī)主要用于驅(qū)動車輛，而功率較小的電動機(jī)主要用于發(fā)電。

　　2臺電動機(jī)和1臺發(fā)動機(jī)通過1個行星齒輪機(jī)構(gòu)以及3個離合器組成了動力產(chǎn)生/回收/分配系統(tǒng)。和上文提到的豐田THS系統(tǒng)一樣，Voltec系統(tǒng)同樣使用行星齒輪組巧妙地實現(xiàn)了動力的綜合分配。所不同的是，在Voltec系統(tǒng)中，太陽輪連接到電動機(jī)，行星架連接到減速機(jī)構(gòu)直接輸出動力到車輪，而齒圈則根據(jù)實際情況連接到動力分配系統(tǒng)的殼體（固定）或者連接到發(fā)電機(jī)和發(fā)動機(jī)。

3）工作邏輯

　　要了解系統(tǒng)的工作邏輯，首先要了解動力分配系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。從Voltec的動力分配系統(tǒng)的控制方式與THS系統(tǒng)有一定的區(qū)別，Voltec系統(tǒng)通過3個離合器來控制動力的分配。我們把這三個離合器分別命名為C1、C2、C3。C1用于連接行星齒輪齒圈與動力分配機(jī)構(gòu)殼體（固定）；C2用于連接發(fā)電機(jī)與行星齒輪齒圈；C3用于連接發(fā)動機(jī)與發(fā)電機(jī)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖可參看下圖。

　　Voltec混合動力系統(tǒng)一共有5種工作模式，分別為：EV低速模式、EV高速模式、EREV混合低速模式、EREV混合高速模式以及能量回收模式。

　　處于EV低速模式時，C1吸合，C2、C3松開，發(fā)動機(jī)停轉(zhuǎn)。齒圈被固定，電動機(jī)推動太陽輪轉(zhuǎn)動，行星架因太陽輪的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，把動力傳輸?shù)綔p速齒輪并傳遞到車輪。

　　處于EV高速模式時，C2吸合，C1、C3松開，發(fā)動機(jī)停轉(zhuǎn)。發(fā)電機(jī)此時充當(dāng)電動機(jī)工作，推動齒圈轉(zhuǎn)動。同時，功率較大的另一個電動機(jī)推動太陽輪轉(zhuǎn)動。齒圈和太陽輪同時轉(zhuǎn)動，帶動行星架轉(zhuǎn)動，從而把動力傳到車輪。發(fā)電機(jī)充當(dāng)電動機(jī)推動齒圈轉(zhuǎn)動，降低了與太陽輪連接的另一電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，提高了其能源使用率。

　　處于EREV低速模式時，C1、C3吸合，C2松開，發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)。此時，發(fā)動機(jī)推動發(fā)電機(jī)發(fā)電，并為電池充電；同時電池為電動機(jī)供電推動太陽輪轉(zhuǎn)動，由于齒圈固定，行星架跟隨太陽輪轉(zhuǎn)動，從而把動力傳到車輪。

　　處于EREV高速模式時，C2、C3吸合，C1松開，發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)。此時，發(fā)動機(jī)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子連接后推動齒圈轉(zhuǎn)動同時發(fā)電，電動機(jī)推動太陽輪轉(zhuǎn)動。齒圈和太陽輪同時轉(zhuǎn)動，帶動行星架轉(zhuǎn)動，從而把動力傳到車輪。發(fā)動機(jī)推動齒圈轉(zhuǎn)動，降低了與太陽輪連接的另一電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，提高了其能源使用率。

　　處于能量回收模式時，C1吸合，C2、C3松開，發(fā)動機(jī)停轉(zhuǎn)。車輪帶動行星架轉(zhuǎn)動，由于齒圈固定，太陽輪隨著行星架轉(zhuǎn)動。此時，功率較大的電動機(jī)作為發(fā)電機(jī)對電池充電。

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