通用混動(dòng)后來(lái)居上 三方面已超豐田

　　雖然混動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)已經(jīng)被豐田搶占了先機，但是通用正憑借著(zhù)深厚的混動(dòng)技術(shù)顯露著(zhù)挑戰者的野心和信心。不久前，上汽通用在上海泛亞技術(shù)中心舉辦了“別克藍”智能電驅系統技術(shù)說(shuō)明會(huì )，結合部件拆解介紹了其最新一代“智能電驅系統”的工作原理。

　　2016年4月18日，別克品牌正式公布了面向未來(lái)的“別克藍”新能源戰略以及“別克藍”車(chē)標，作為通用旗下別克品牌“別克藍”新能源戰略的核心技術(shù)之一，該套“智能電驅系統”目前已經(jīng)搭載至全新一代君越30H全混動(dòng)車(chē)身，未來(lái)還將搭載至更多車(chē)型。

　　混動(dòng)技術(shù)優(yōu)劣的衡量可以從多個(gè)維度進(jìn)行，但是在通用看來(lái)，無(wú)論是HEV全混動(dòng)、EREV插電式增程混動(dòng)還是PHEV插電式混動(dòng)，都擁有汽油發(fā)動(dòng)機和電動(dòng)機兩個(gè)能量源，而如何使這兩種能量源更好協(xié)作，達到高能高效，是一個(gè)汽車(chē)品牌新能源科技能力的最直接體現。

　　目前，混合動(dòng)力技術(shù)有串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)幾種，其中串聯(lián)發(fā)動(dòng)機只能夠驅動(dòng)發(fā)電機，并聯(lián)發(fā)動(dòng)機可直接驅動(dòng)驅動(dòng)軸，都具備一定限制性。而混聯(lián)從結構來(lái)講，由于其發(fā)動(dòng)機既能夠驅動(dòng)發(fā)電機又能夠驅動(dòng)驅動(dòng)軸，因此具備了更優(yōu)的性能，也占據了更大的市場(chǎng)份額。

　　(混合動(dòng)力汽車(chē)結構類(lèi)型)

　　掌握混聯(lián)技術(shù)的車(chē)企除了大家熟知的豐田之外，在1969年推出首款混動(dòng)汽車(chē)的通用則是另外一家。事實(shí)上，通用的混動(dòng)技術(shù)在某些層面并不弱于豐田，甚至更強，主要體現在行星齒輪結構、核心部件集成度以及鋰電池應用技術(shù)三個(gè)層面，而這關(guān)乎到混動(dòng)車(chē)型的動(dòng)力平順性、燃油經(jīng)濟性、安全性以及續航里程等多個(gè)指標。

　　豐田單排行星齒輪專(zhuān)利難規避 通用以更優(yōu)秀的雙排行星齒輪破解

　　當前通用的混動(dòng)技術(shù)Voltec已經(jīng)發(fā)展至第二代，搭載至全新一代君越30H混動(dòng)上;豐田的THS發(fā)展至第三代，最新搭載在第四代普銳斯車(chē)身，凱美瑞雙擎目前搭載的仍是第二代THS。

　　第二代Voltec和第三代THS的共同點(diǎn)在于均采用行星齒輪結構來(lái)實(shí)現功率分流(PSD)。這種結構利用行星齒輪的多重自由度，實(shí)現扭矩和轉速的解耦，從而實(shí)現扭矩和轉速的調節，達到功率分流的功能。與此同時(shí)，通過(guò)將行星齒輪與發(fā)動(dòng)機、電動(dòng)機相連則能實(shí)現內燃機和電動(dòng)機的動(dòng)力分配。

　　從時(shí)間來(lái)講，豐田于1997年注冊了行星齒輪機構核心專(zhuān)利。這一專(zhuān)利致使20年來(lái)想要發(fā)展混動(dòng)技術(shù)的車(chē)企難以規避，不過(guò)從一定程度來(lái)講也促進(jìn)了它們的自主研發(fā)。

　　在豐田單排行星齒輪專(zhuān)利難以規避的情況下，通用則研發(fā)出一套更為先進(jìn)的技術(shù)。這便是基于雙排行星齒輪結構的“雙?；靹?dòng)系統”，通用在2006年針對該系統正式申請了專(zhuān)利。

　　2003年，通用宣布和奔馳以及寶馬展開(kāi)合作研究混動(dòng)技術(shù)，提出使用兩三個(gè)行星齒輪集成至一套傳動(dòng)系統。這一技術(shù)可通過(guò)兩組行星齒輪融合高低速兩種“動(dòng)力分流”模式，亦可增加一組行星輪，設置更多固定檔位，以此獲得更佳的平順性，兼顧引擎與電機的負載，以此進(jìn)一步提高燃油經(jīng)濟性。

　　“行星齒輪擔任著(zhù)動(dòng)力優(yōu)化的角色，就像畫(huà)圓，多邊形邊數越多越像圓圈。”汽車(chē)工程師丁華杰這樣形容道。他表示，雙行星排、雙電機的電驅動(dòng)系統類(lèi)似于兩套THS電驅動(dòng)系統，在一套THS系統達到優(yōu)化邊界的時(shí)候，切換成另外一套，從而實(shí)現更高的效率和動(dòng)力優(yōu)化。受控制難度和成本限制，當前雙行星排和三行星排屬于最佳選項。

　　(“別克藍”智能電驅系統結構示意圖)

　　“別克藍”智能電驅系統搭載了通用專(zhuān)利的雙排行星齒輪組結構，其間布置了兩組高性能交流永磁同步電機，能夠賦予HEV全混動(dòng)車(chē)純電驅動(dòng)、純發(fā)動(dòng)機驅動(dòng)以及油電混合驅動(dòng)等多種驅動(dòng)模式，有效克服了單模驅動(dòng)單元選擇靈活度低、傳動(dòng)效率差的限制。以?xún)蓚€(gè)連續可變速比和一個(gè)固定速比的輸出組合，在全車(chē)速范圍內優(yōu)化發(fā)動(dòng)機動(dòng)力源與電機動(dòng)力源，實(shí)現駕駛性與燃油經(jīng)濟性的高效組合。

　　該套智能電驅系統內部擁的兩組離合器通過(guò)不同的組合工作狀態(tài)，可以實(shí)現兩種主要的工作模式和一個(gè)固定速比，實(shí)現對全車(chē)速下的日常使用場(chǎng)景的高效運作。

　　電驅系統與發(fā)動(dòng)機集成兩者都有 通用電控模塊集成至電驅單元略勝一籌

　　在核心部件集成上，通用和豐田均實(shí)現了電驅系統與發(fā)動(dòng)機的集成。不過(guò)，從硬件來(lái)講，通用這一代技術(shù)將以往獨立安置的TPIM電控模塊集成至電驅動(dòng)單元內，這是目前豐田沒(méi)有做到的。

　　該電控模塊由三個(gè)獨立的逆變模塊(逆變器 -A、逆變器-B、電子泵逆變器)、變速箱控制器、混合動(dòng)力系統控制器等組成，其中三組逆變器負責控制電機，變速箱控制器負責換擋及扭矩請求，混合動(dòng)力控制器負責扭矩分配和能量管理。

　　高度集成不僅能夠提高功率分配效率，更提高了安全性能。集成之后，電池直流電轉換為電機交流電的過(guò)程在箱體內完成，直接避免在發(fā)動(dòng)機艙布置內高壓電線(xiàn)，大幅度提高耐久性能和安全性能。

　　這一系列的高度集成都在類(lèi)似傳統變速箱的體積內得到了實(shí)現，整套驅動(dòng)單元及控制器重量?jì)H為125kg，這樣的體積以及結構使得該套驅動(dòng)單元可以和傳統變速箱實(shí)現模塊化替換，并且能夠靈活應用到HEV全混動(dòng)、EREV插電式增程混動(dòng)、PHEV插電式混動(dòng)等多個(gè)平臺上。

　　從軟件的角度來(lái)看兩者的電控，豐田的幾個(gè)控制器之間通過(guò)CAN總線(xiàn)方式通信，最高速率大概在1M/S，而通用將這幾個(gè)控制器集成在一個(gè)電控模塊上，通過(guò)微控制器的方式來(lái)進(jìn)行信息傳輸，極大提高了傳輸速度和安全性。

　　目前能夠將電機控制器與電驅動(dòng)單元深度集成的車(chē)企除了通用之外，還有特斯拉。如果追溯起通用的混動(dòng)技術(shù)歷史可以發(fā)現，其和特斯拉之間有著(zhù)深厚的歷史淵源。

　　據相關(guān)資料記載，通用最早在1996年研發(fā)出了當代第一款量產(chǎn)電動(dòng)汽車(chē)EV-1，并且在這款車(chē)上提出了新的電機與電控系統的架構，堪稱(chēng)為現代電動(dòng)車(chē)技術(shù)奠定了基礎。至2002年，迫于大環(huán)境限制，當年EV1的技術(shù)團隊成員開(kāi)始分化，其中名為艾爾·科科尼的工程師在加州創(chuàng )建了AC Propulsion電動(dòng)汽車(chē)公司，而這是特斯拉汽車(chē)最早的雛形。

　　當豐田宣布將放棄鎳氫電池轉向鋰電池 通用已有豐富鋰電池技術(shù)經(jīng)驗

　　從電池的角度可以將混動(dòng)技術(shù)劃分為鋰電池和鎳氫電池兩個(gè)大類(lèi)。這兩種電池各有利弊，鎳氫電池技術(shù)較為成熟，且具有安全性高、大功率充放電、溫度使用范圍廣、對環(huán)境友好等特點(diǎn)，因此被多家企業(yè)作為重點(diǎn)生產(chǎn)研發(fā)項目。而鋰電池在能量密度、電池容量上占據優(yōu)勢，這兩個(gè)參數指標則直接與當下令消費者頭疼的續航里程有著(zhù)直接關(guān)聯(lián)。

　　就目前來(lái)看，鋰電池的發(fā)展前景比鎳氫電池更加光明。即便是一貫使用鎳氫電池的豐田，也在三年前宣布要放棄旗下大部分混合動(dòng)力車(chē)型采用的鎳氫電池，計劃未來(lái)將用體積更小重量更輕的鋰電池來(lái)代替，從而改善燃油效益，延長(cháng)續航距離，并且這幾年一直在研究鋰電池技術(shù)。據了解，第四代豐田普銳斯在推出鎳氫電池版的同時(shí)也推出了鋰電池版。

　　與豐田不同的是，通用一貫采取鋰電池路線(xiàn)，經(jīng)驗也更加豐富。由于鋰電池對溫度更加敏感，為了確保電池安全以及使用壽命，需要合適的溫控系統來(lái)保持電池良好的運作環(huán)境。據了解，通用第二代Voltec設計了多種模式的熱管理系統，可以用廢熱給電池加熱，也可以用空調給電池冷卻，設計非常節能和精妙，有效地增加了電池壽命和性能。

　　隨著(zhù)“別克藍”新能源戰略的進(jìn)一步落地，目前別克已經(jīng)推出了全新一代君越30H全混動(dòng)以及Velite新能源概念車(chē)型，未來(lái)別克將進(jìn)一步推進(jìn)“別克藍”新能源戰略，在2017年推出EREV插電式增程混合動(dòng)力車(chē)，2018年推出PHEV插電式混合動(dòng)力車(chē)，2019年推出EV純電動(dòng)車(chē)。

　　基于通用卓越的混動(dòng)技術(shù)，別克以EVness電氣化駕乘體驗展示對于未來(lái)新能源汽車(chē)的訴求，即以智能電氣化、高效、節能、環(huán)保為車(chē)型的開(kāi)發(fā)核心理念，綜合兼顧節油環(huán)保、駕控樂(lè )趣及安全舒適，實(shí)現全面超越傳統車(chē)型的產(chǎn)品表現。

　　到今年2月份，豐田1997年申請的THS混聯(lián)式混合動(dòng)力系統的基礎專(zhuān)利將失效。屆時(shí)，豐田THS的核心技術(shù)也將更加容易被借鑒和運用，而通用的雙排行星齒輪結構在技術(shù)領(lǐng)先的同時(shí)仍具備較長(cháng)的專(zhuān)利時(shí)效。此外，通用在集成度、電池領(lǐng)域同樣具備優(yōu)勢。憑借這樣的技術(shù)實(shí)力，隨著(zhù)多款優(yōu)秀產(chǎn)品的推出，通用在混動(dòng)領(lǐng)域的地位或將逐步提升。