通用混動后來居上 三方面已超豐田

　　雖然混動汽車市場已經(jīng)被豐田搶占了先機(jī)，但是通用正憑借著深厚的混動技術(shù)顯露著挑戰(zhàn)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(lán)”智能電驅(qū)系統(tǒng)技術(shù)說明會，結(jié)合部件拆解介紹了其最新一代“智能電驅(qū)系統(tǒng)”的工作原理。

　　2016年4月18日，別克品牌正式公布了面向未來的“別克藍(lán)”新能源戰(zhàn)略以及“別克藍(lán)”車標(biāo)，作為通用旗下別克品牌“別克藍(lán)”新能源戰(zhàn)略的核心技術(shù)之一，該套“智能電驅(qū)系統(tǒng)”目前已經(jīng)搭載至全新一代君越30H全混動車身，未來還將搭載至更多車型。

　　混動技術(shù)優(yōu)劣的衡量可以從多個維度進(jìn)行，但是在通用看來，無論是HEV全混動、EREV插電式增程混動還是PHEV插電式混動，都擁有汽油發(fā)動機(jī)和電動機(jī)兩個能量源，而如何使這兩種能量源更好協(xié)作，達(dá)到高能高效，是一個汽車品牌新能源科技能力的最直接體現(xiàn)。

　　目前，混合動力技術(shù)有串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)幾種，其中串聯(lián)發(fā)動機(jī)只能夠驅(qū)動發(fā)電機(jī)，并聯(lián)發(fā)動機(jī)可直接驅(qū)動驅(qū)動軸，都具備一定限制性。而混聯(lián)從結(jié)構(gòu)來講，由于其發(fā)動機(jī)既能夠驅(qū)動發(fā)電機(jī)又能夠驅(qū)動驅(qū)動軸，因此具備了更優(yōu)的性能，也占據(jù)了更大的市場份額。

　　(混合動力汽車結(jié)構(gòu)類型)

　　掌握混聯(lián)技術(shù)的車企除了大家熟知的豐田之外，在1969年推出首款混動汽車的通用則是另外一家。事實上，通用的混動技術(shù)在某些層面并不弱于豐田，甚至更強(qiáng)，主要體現(xiàn)在行星齒輪結(jié)構(gòu)、核心部件集成度以及鋰電池應(yīng)用技術(shù)三個層面，而這關(guān)乎到混動車型的動力平順性、燃油經(jīng)濟(jì)性、安全性以及續(xù)航里程等多個指標(biāo)。

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

　　當(dāng)前通用的混動技術(shù)Voltec已經(jīng)發(fā)展至第二代，搭載至全新一代君越30H混動上;豐田的THS發(fā)展至第三代，最新搭載在第四代普銳斯車身，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的共同點在于均采用行星齒輪結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)功率分流(PSD)。這種結(jié)構(gòu)利用行星齒輪的多重自由度，實現(xiàn)扭矩和轉(zhuǎn)速的解耦，從而實現(xiàn)扭矩和轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，達(dá)到功率分流的功能。與此同時，通過將行星齒輪與發(fā)動機(jī)、電動機(jī)相連則能實現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)的動力分配。

　　從時間來講，豐田于1997年注冊了行星齒輪機(jī)構(gòu)核心專利。這一專利致使20年來想要發(fā)展混動技術(shù)的車企難以規(guī)避，不過從一定程度來講也促進(jìn)了它們的自主研發(fā)。

　　在豐田單排行星齒輪專利難以規(guī)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(jié)構(gòu)的“雙?；靹酉到y(tǒng)”，通用在2006年針對該系統(tǒng)正式申請了專利。

　　2003年，通用宣布和奔馳以及寶馬展開合作研究混動技術(shù)，提出使用兩三個行星齒輪集成至一套傳動系統(tǒng)。這一技術(shù)可通過兩組行星齒輪融合高低速兩種“動力分流”模式，亦可增加一組行星輪，設(shè)置更多固定檔位，以此獲得更佳的平順性，兼顧引擎與電機(jī)的負(fù)載，以此進(jìn)一步提高燃油經(jīng)濟(jì)性。

　　“行星齒輪擔(dān)任著動力優(yōu)化的角色，就像畫圓，多邊形邊數(shù)越多越像圓圈。”汽車工程師丁華杰這樣形容道。他表示，雙行星排、雙電機(jī)的電驅(qū)動系統(tǒng)類似于兩套THS電驅(qū)動系統(tǒng)，在一套THS系統(tǒng)達(dá)到優(yōu)化邊界的時候，切換成另外一套，從而實現(xiàn)更高的效率和動力優(yōu)化。受控制難度和成本限制，當(dāng)前雙行星排和三行星排屬于最佳選項。

　　(“別克藍(lán)”智能電驅(qū)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖)

　　“別克藍(lán)”智能電驅(qū)系統(tǒng)搭載了通用專利的雙排行星齒輪組結(jié)構(gòu)，其間布置了兩組高性能交流永磁同步電機(jī)，能夠賦予HEV全混動車純電驅(qū)動、純發(fā)動機(jī)驅(qū)動以及油電混合驅(qū)動等多種驅(qū)動模式，有效克服了單模驅(qū)動單元選擇靈活度低、傳動效率差的限制。以兩個連續(xù)可變速比和一個固定速比的輸出組合，在全車速范圍內(nèi)優(yōu)化發(fā)動機(jī)動力源與電機(jī)動力源，實現(xiàn)駕駛性與燃油經(jīng)濟(jì)性的高效組合。

　　該套智能電驅(qū)系統(tǒng)內(nèi)部擁的兩組離合器通過不同的組合工作狀態(tài)，可以實現(xiàn)兩種主要的工作模式和一個固定速比，實現(xiàn)對全車速下的日常使用場景的高效運作。

　　電驅(qū)系統(tǒng)與發(fā)動機(jī)集成兩者都有 通用電控模塊集成至電驅(qū)單元略勝一籌

　　在核心部件集成上，通用和豐田均實現(xiàn)了電驅(qū)系統(tǒng)與發(fā)動機(jī)的集成。不過，從硬件來講，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(qū)動單元內(nèi)，這是目前豐田沒有做到的。

　　該電控模塊由三個獨立的逆變模塊(逆變器 -A、逆變器-B、電子泵逆變器)、變速箱控制器、混合動力系統(tǒng)控制器等組成，其中三組逆變器負(fù)責(zé)控制電機(jī)，變速箱控制器負(fù)責(zé)換擋及扭矩請求，混合動力控制器負(fù)責(zé)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(zhuǎn)換為電機(jī)交流電的過程在箱體內(nèi)完成，直接避免在發(fā)動機(jī)艙布置內(nèi)高壓電線，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似傳統(tǒng)變速箱的體積內(nèi)得到了實現(xiàn)，整套驅(qū)動單元及控制器重量僅為125kg，這樣的體積以及結(jié)構(gòu)使得該套驅(qū)動單元可以和傳統(tǒng)變速箱實現(xiàn)模塊化替換，并且能夠靈活應(yīng)用到HEV全混動、EREV插電式增程混動、PHEV插電式混動等多個平臺上。

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

　　目前能夠?qū)㈦姍C(jī)控制器與電驅(qū)動單元深度集成的車企除了通用之外，還有特斯拉。如果追溯起通用的混動技術(shù)歷史可以發(fā)現(xiàn)，其和特斯拉之間有著深厚的歷史淵源。

　　據(jù)相關(guān)資料記載，通用最早在1996年研發(fā)出了當(dāng)代第一款量產(chǎn)電動汽車EV-1，并且在這款車上提出了新的電機(jī)與電控系統(tǒng)的架構(gòu)，堪稱為現(xiàn)代電動車技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。至2002年，迫于大環(huán)境限制，當(dāng)年EV1的技術(shù)團(tuán)隊成員開始分化，其中名為艾爾·科科尼的工程師在加州創(chuàng)建了AC Propulsion電動汽車公司，而這是特斯拉汽車最早的雛形。

　　當(dāng)豐田宣布將放棄鎳氫電池轉(zhuǎn)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技術(shù)劃分為鋰電池和鎳氫電池兩個大類。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，因此被多家企業(yè)作為重點生產(chǎn)研發(fā)項目。而鋰電池在能量密度、電池容量上占據(jù)優(yōu)勢，這兩個參數(shù)指標(biāo)則直接與當(dāng)下令消費者頭疼的續(xù)航里程有著直接關(guān)聯(lián)。

　　就目前來看，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力車型采用的鎳氫電池，計劃未來將用體積更小重量更輕的鋰電池來代替，從而改善燃油效益，延長續(xù)航距離，并且這幾年一直在研究鋰電池技術(shù)。據(jù)了解，第四代豐田普銳斯在推出鎳氫電池版的同時也推出了鋰電池版。

　　與豐田不同的是，通用一貫采取鋰電池路線，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(tǒng)來保持電池良好的運作環(huán)境。據(jù)了解，通用第二代Voltec設(shè)計了多種模式的熱管理系統(tǒng)，可以用廢熱給電池加熱，也可以用空調(diào)給電池冷卻，設(shè)計非常節(jié)能和精妙，有效地增加了電池壽命和性能。

　　隨著“別克藍(lán)”新能源戰(zhàn)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全混動以及Velite新能源概念車型，未來別克將進(jìn)一步推進(jìn)“別克藍(lán)”新能源戰(zhàn)略，在2017年推出EREV插電式增程混合動力車，2018年推出PHEV插電式混合動力車，2019年推出EV純電動車。

　　基于通用卓越的混動技術(shù)，別克以EVness電氣化駕乘體驗展示對于未來新能源汽車的訴求，即以智能電氣化、高效、節(jié)能、環(huán)保為車型的開發(fā)核心理念，綜合兼顧節(jié)油環(huán)保、駕控樂趣及安全舒適，實現(xiàn)全面超越傳統(tǒng)車型的產(chǎn)品表現(xiàn)。

　　到今年2月份，豐田1997年申請的THS混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的基礎(chǔ)專利將失效。屆時，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(jié)構(gòu)在技術(shù)領(lǐng)先的同時仍具備較長的專利時效。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)實力，隨著多款優(yōu)秀產(chǎn)品的推出，通用在混動領(lǐng)域的地位或?qū)⒅鸩教嵘?/p>