混合動力君越技術(shù)解析:與豐田一戰(zhàn)可否
混合動力往往被認(rèn)為是豐田家族的自留地,其實不然。只是豐田的THS系統(tǒng)太受歡迎了,沒有給其他廠商留下太多的上升臺階。今年中國混合動力汽車市場風(fēng)起云涌,本田和通用的技術(shù)終于吹散烏云,露出頭來和大家打招呼。
學(xué)習(xí)一般的混合動力技術(shù)也不是一天兩天了。2010年,將普銳斯(查成交價|參配|優(yōu)惠政策)視為競品的沃藍(lán)達(dá)(查成交價|參配|優(yōu)惠政策)在北美上市。不過當(dāng)時的Voltec系統(tǒng)更側(cè)重于增程式混動,再加上沃藍(lán)達(dá)的進口車身份,所以在內(nèi)地市場并沒有引起太大的漣漪。隨著產(chǎn)品迭代,Voltec已經(jīng)進化為第二代產(chǎn)品(GEN2 Voltec),通用的戰(zhàn)略也從側(cè)面修改為正面。GenVoltec在原理上與豐田的THS有些相似,但基本結(jié)構(gòu)和控制邏輯明顯不同。總的來說,這是一個通過兩組行星齒輪來劃分1.5L發(fā)動機和雙電機動力的系統(tǒng)。
中國制造的君越(查成交價|參配|優(yōu)惠政策)HEV是通用EN2 Voltec系統(tǒng)的變種。與沃藍(lán)達(dá)相比,第一是發(fā)動機基礎(chǔ)排量變?yōu)?.8L,第二是EV驅(qū)動模式由兩種變?yōu)橐环N。對于帶驅(qū)動和發(fā)電功能的雙電機(MGA和MGB),電機A的峰值功率為55kW,而電機B的數(shù)據(jù)為76kW/306Nm。既然我們在分析一般的混合動力系統(tǒng),就必須提到豐田的THS(Toyota Hybrid System)。豐田的ECVT使用一套行星齒輪組進行動力分配。在我們的傳統(tǒng)印象中,有馬達(dá)的汽車加速應(yīng)該像洪水猛獸一樣。但是豐田的幾款HEV車型的加速強度似乎和同排量的普通車型沒有區(qū)別。不是工程師的本意,是機械結(jié)構(gòu)的限制。電機的扭矩輸出在高速時會大大減弱。為了保持電機在高速時仍能貢獻相當(dāng)大的扭矩,ECVT首先通過減速行星齒輪組將電機的輸出軸減速,然后將動力傳遞給動力分配行星齒輪組。這種權(quán)衡意味著動力無法分配得更細(xì),而通用的第二代Voltec采用兩套動力分配行星齒輪,逐一負(fù)責(zé)電機動力輸出,因此傳動比范圍更廣,傳動方式也更多樣。以君越HEV為例。在兩組動力分配行星齒輪和兩組離合器的配合下,Voltec系統(tǒng)可以實現(xiàn)一種純電動模式和三種電機與發(fā)動機配合模式。
純電動模式的名稱或代號是CD1。理論上,在任何速度下,只要車輛處于中、小載荷狀態(tài),就可以由MGB電機單獨驅(qū)動。但是隨著速度的提高,中小負(fù)荷的定義越來越嚴(yán)格。實際邏輯中,CD1模式只能支持車輛行駛到20km/h左右,純電驅(qū)動狀態(tài)下動力傳遞的方向非常好理解。MGB輸出的動力通過第二行星齒輪2的太陽齒輪傳遞到行星架,然后傳遞到車輪。如果車輛滑行或減速,MGB將成為發(fā)電機,以回收動能。
隨著車速或負(fù)載的增加,當(dāng)CD1模式無法應(yīng)對時,CS1就會發(fā)揮作用。CS1模式的中文名如果直譯的話,應(yīng)該叫弱增程模式,但根據(jù)實際原理,叫它低速混動模式似乎更合適。當(dāng)扭矩輸出為0-60公里/小時高或20-40公里/小時低時,可觸發(fā)CS1模式。在這種模式下,MGB還負(fù)責(zé)電機動力輸出和動能回收,傳動模式與CD1模式無異。行星齒輪1的齒圈與發(fā)動機的動力輸出相連。在這套齒輪組的梳理下,一部分動力通過行星架直接驅(qū)動車輪,而其余的則通過太陽輪分配到MGA。此時,MGA以發(fā)電機的形式存在,產(chǎn)生的電能儲存在電池中供MGB使用。
如果車輛工況變?yōu)?0-110km/h高負(fù)荷或40-60km/h低負(fù)荷,混合動力系統(tǒng)將轉(zhuǎn)向第三模式——CS2(中速混合動力模式)。在這種模式下,發(fā)動機進入高效工作狀態(tài)。所以兩臺電機停止工作,只有一臺發(fā)動機就夠了。此時的動力傳遞仍然是發(fā)動機輸出-齒圈-行星架-車輪的路徑。不難發(fā)現(xiàn),此時的傳動方式是一種固定傳動比的狀態(tài),很像普通汽車巡航的感覺。與前兩個州不同的是,MGB將承擔(dān)啟動能量回收的任務(wù),而MGA將完全過著度假的生活。
君越HEV的混動系統(tǒng)的邏輯引入,就剩下最后一個高速混動模式(CS3)。當(dāng)車速在高低負(fù)荷下(高負(fù)荷大于110km/h,低負(fù)荷大于60km/h)進一步提高時,發(fā)動機的燃油效率會下降,而電機在需要的時候當(dāng)然會支持發(fā)動機,承擔(dān)自己的工作責(zé)任。動力也從發(fā)動機輸出分配到行星齒輪組1的齒圈、行星齒輪架和太陽齒輪。一部分動力通過行星齒輪架傳遞到車輪,其余動力通過離合器分配到行星齒輪組2的齒圈。動力經(jīng)過更高的傳動比處理后,通過行星架傳到車輪。承擔(dān)責(zé)任的MGA也將從行星齒輪2輸出其動力。MGB只需要安心恢復(fù)動能。
經(jīng)過理論分析,GEN2 Voltec在動力分配上比豐田THS更新鮮。至于實際效果如何,我們將在后面的主題中進一步探討。拋開功效不談,通用這次的戰(zhàn)術(shù)真的很高明。三款變型(Volt、君越/邁銳寶XL(查成交價|參配|優(yōu)惠政策) HEV、凱迪拉克CT6(查成交價|參配|優(yōu)惠政策) PHEV)衍生出類似的一套技術(shù),從而多生孩子,以便團結(jié)一心,打開中國市場。
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