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『汤叔解惑』强劲动力与经济节能兼顾!这家美系车企在混动上来真的

2019-10-06 点击:1090

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在美国阵营中,通用汽车是最早接受新能源的汽车公司。早在上世纪90年代,通用汽车就设计制造了带有通用标志的纯电动汽车。但是,由于当时成本高,性能有限,根本没有商业价值,因此没有大规模生产和销售。但从概念上看,通用性非常先进,汽车的电气化概念始于上世纪90年代,与此同时,丰田将以燃油为主的电力为辅的普锐斯引入市场,并取得了巨大的成功。2008年金融危机后,通用汽车在经济放缓后立即开始开发新能源汽车。2008年后,三电系统的电池电驱动技术和制造成本都较上世纪90年代发生了巨大变化,再加上特斯拉的崛起和电动汽车的商业化,通用汽车开始大力投资新能源技术的研发。这与上世纪90年代丰田对普锐斯的试探性投资有所不同,如果丰田的普锐斯要成为一款更省油的燃油车,那么一系列多功能的电动技术就成为了先兆。2012年后,通用雪佛兰开始在电气化道路上开展工作,并在新能源技术路线选择上推出了加长混合动力车型Volanda、纯电动车型Bolt和一系列混合动力车型。走路,投入巨资去尝试犯错。本期专栏分享了通用汽车开发了两代并得到广泛应用的Voltec混合动力技术。

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?voltec混合动力系统的核心部分由两组行星齿轮机构、两组离合器和一个单向离合器组成。如上所示,行星齿轮1和行星齿轮2分别实现两个马达的功率分配。在voltec系统中,这两个电机被称为mga电机和mgb电机。MGA电机功率小(小电机),仅48kw,最大扭矩118nm,主要用于发电,也可用于驱动;MGB电机功率大(大电机),最大功率87kw,最大扭矩280牛米主要用于驱动车辆,还可以在减速时产生制动能量回收动力。该发动机配备了直列4缸发动机,最大功率75千瓦,最大扭矩140牛米。MGA与发动机的耦合与我在上一篇专栏文章中描述的丰田混合动力系统非常相似。发动机的动力输出到外齿圈(齿圈),然后将动力分配到行星齿轮架和太阳齿轮。行星齿轮架连接到驱动轴,动力直接输出到车轮;太阳齿轮连接到MGA。就像丰田的混合动力系统一样,发动机的动力由行星齿轮1来分配,行星齿轮1可以用来驱动车辆,同时驱动MGA电机发电。由于与普锐斯相同的速度耦合,发动机可以在任何速度下进行干预,并且发动机转速不必与车轮转速同步。这实现了与丰田普锐斯类似的经济性,这意味着发动机可以始终以经济的速度保持动力并驱动车辆。

该系统的最大区别在于,MGB电动机(大型电动机)与驱动系统的联接仍采用速度联接。这与丰田普锐斯MG2电动机使用的扭矩联轴器形成了鲜明的对比。我们知道,因为Toyota Hybrid的主马达与车轮牢固连接(没有行星分流器,即扭矩耦合),所以主马达的速度必须与车辆的速度成正比。通用的Voltec主电机MGB仍通过行星齿轮将动力转移至传动系统。这里最微妙的设计是,Voltec不仅为MGB电机增加了行星齿轮2,而且还在行星齿轮2的外齿圈上增加了离合器(离合器1)和制动器(离合器2)。离合器(离合器1)可以控制外齿圈的动力与行星齿轮1的太阳轮连接或断开。行星齿轮2的外齿圈可以通过制动器(离合器2)固定,从而实现单一的齿轮比。扭矩耦合。当制动器固定在外齿圈上时,MGB电动机的动力传递到太阳轮,然后行星齿轮旋转,动力通过固定的传动比传递到行星齿轮架,最后传递到车轮以实现扭矩耦合。

当行星齿轮2的离合器(离合器2)分离,离合器(离合器1)打开时,MGB电机的部分功率可以分流到行星齿轮1的太阳齿轮上,这样就不必与轮速保持同步,从而实现转速。耦合。因此,voltec最大的优点是其主电机mgb既能实现速度耦合又能实现转矩耦合。当需要大功率低速加速时,MGB可以在相对有效的转速范围内实现转矩耦合,并与轮速同步运行,实现功率与发动机功率和MGA电机功率的叠加。当车速在电机转速的非经济转速范围内时,MGB可以通过速度耦合实现功率分流,从而使电机转速保持在最经济的转速范围内,节约能源。当MGA参与驱动时,外齿圈将由于行星齿轮的作用而反转(类似于丰田的混合动力,但由于电机、发动机和传动系统的不同齿轮位置,丰田在电动模式下反转。我在前一篇专栏文章中介绍的MG1发电机和Voltec环直接连接到发动机上。为了防止发动机在纯电动模式下反转,在发动机和外圈之间放置一个单体。对于离合器(图中的棘轮离合器),发动机不会反转或超速。这意味着voltec的电气性能不受行星齿轮转速的限制,这将提高纯电动驱动的速度。

?虽然配备了两台电机和两套行星齿轮,但通用汽车仍将系统重量控制在119kg,这是值得称赞的。

总结<>

通常,此系统在MGA发电机级别上的基本原理与丰田普锐斯相似,但与电动机和驱动轴相连的行星齿轮与丰田不同。该系统的最大特点是,它使用同一组行星齿轮与MGB电动机(即主行驶电动机)连接。通过离合器和制动器的控制,可以实现速度联接,并且可以实现扭矩联接。这使得系统的控制模式非常丰富,可以适应不同工作条件的需求,即发动机的叠加释放和双电动机功率可以实现210 kW(285 hp)538 Nm的强大动力输出,并且可以通过速度耦合将发动机和主马达MGB保持在最经济的速度范围内。

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在美国阵营中,通用汽车是最早采用新能源的汽车公司。早在1990年代,通用汽车就设计并制造了带有通用汽车徽标的纯电动汽车。但是,由于当时的高成本和有限的性能,根本没有商业价值,因此没有大规模的生产和销售。但是,从概念上讲,通用性非常高,汽车的电气化概念始于1990年代。同时,丰田将以燃料为基础的Prius推向市场,并取得了巨大的成功。在2008年金融危机之后,通用汽车在经济放缓后立即开始开发新能源汽车。从1990年代开始,2008年之后,电池电力驱动技术和三电力系统的制造成本都发生了巨大变化。伴随着特斯拉的崛起和电动汽车的商业化,通用汽车开始大量投资于新能源技术的研发。这与丰田在1990年代对普锐斯的初步投资不同。如果丰田的普锐斯(Prius)成为更加节油的燃油汽车,那么一系列多功能的电动技术正在酝酿中。 2012年后,通用汽车的雪佛兰开始在电气化道路上工作,并在新能源技术路线选择上推出了扩展混合动力混合动力车型Volanda,纯电动车型Bolt和一系列混合动力车型。步行,投入巨资尝试犯错。本期专栏文章介绍了通用汽车已开发出两代且已广泛使用的Voltec混合动力技术。

▲采用两套行星齿轮机构,两套离合器和一个单向离合器的Voltec混合动力系统的核心由两套行星齿轮组成。如上所述,行星齿轮1和行星齿轮2分别实现两个电动机的动力分配。这两个电动机在Voltec系统中分别称为MGA电动机和MGB电动机。 MGA电动机功率小(小型电动机),仅48 kW,最大转矩118 Nm,主要用于发电,也可用于驱动; MGB电机功率大(大型电机),最大功率87 kW,最大扭矩280牛米主要用于驱动车辆,在减速时还可以产生制动能量回收功率。该发动机配备了直列四缸发动机,最大功率为75 kW,最大扭矩为140 Nm。 MGA与发动机的耦合与我在上一篇专栏中介绍的Toyota Hybrid混合动力系统非常相似。发动机的动力输出到外齿圈(环形齿轮),然后再将动力分配到行星齿轮架和太阳轮。行星齿轮架连接至驱动轴,动力直接输出至车轮。太阳齿轮已连接至MGA。就像丰田的混合动力混合动力系统一样,发动机的动力由行星齿轮1分配,该行星齿轮可用于驱动车辆并同时驱动MGA电动机发电。得益于与普锐斯相同的速度耦合,发动机可以以任何速度进行干预,并且发动机速度不必与车轮速度同步。这样可以实现与丰田普锐斯(Prius)相似的经济性,这意味着发动机始终可以以经济的速度保持动力并驱动车辆。

该系统的最大区别在于,MGB电动机(大型电动机)与驱动系统的联接仍采用速度联接。这与丰田普锐斯MG2电动机使用的扭矩联轴器形成了鲜明的对比。我们知道,因为Toyota Hybrid的主马达与车轮牢固连接(没有行星分流器,即扭矩耦合),所以主马达的速度必须与车辆的速度成正比。通用的Voltec主电机MGB仍通过行星齿轮将动力转移至传动系统。这里最微妙的设计是,Voltec不仅为MGB电机增加了行星齿轮2,而且还在行星齿轮2的外齿圈上增加了离合器(离合器1)和制动器(离合器2)。离合器(离合器1)可以控制外齿圈的动力与行星齿轮1的太阳轮连接或断开。行星齿轮2的外齿圈可以通过制动器(离合器2)固定,从而实现单一的齿轮比。扭矩耦合。当制动器固定在外齿圈上时,MGB电动机的动力传递到太阳轮,然后行星齿轮旋转,动力通过固定的传动比传递到行星齿轮架,最后传递到车轮以实现扭矩耦合。

当行星齿轮2的离合器(离合器2)松开并且离合器(离合器1)打开时,MGB电动机的部分动力可以被分流到行星齿轮1的太阳轮,从而不需要跟上车轮速度,就可以实现速度。耦合。因此,Voltec的最大优势在于其主电机MGB可以实现速度耦合和扭矩耦合。当需要大功率低速加速时,MGB可以在相对有效的速度范围内实现扭矩耦合,并与轮速同步运行,以实现功率与发动机功率和MGA电机功率的叠加。当车速处于电动机速度的非经济速度范围内时,MGB可以通过速度联轴器实现功率分配,从而将电动机速度保持在最经济的速度范围内,并节省能源。当MGA参与驱动时,外环齿轮会由于行星齿轮的作用而倒车(类似于Toyota的Hybrid,但由于电机,发动机和变速箱系统的齿轮位置不同,Toyota的电动倒车我在上一专栏中介绍的MG1发电机)和Voltec环直接连接到发动机。为了防止发动机在纯电动模式下倒车,在发动机和外圈之间放置了一个发动机。对于离合器(图中的Ratchet离合器),发动机不会倒档或超速。这意味着,Voltec的电气性能不受行星齿轮转速的限制,从而提高了纯电动行驶的速度。

▲通用虽然配备了两个电机和两组行星齿轮,但仍将系统重量控制在119kg,这是值得称赞的。

总结

通常,此系统在MGA发电机级别上的基本原理与丰田普锐斯相似,但与电动机和驱动轴相连的行星齿轮与丰田不同。该系统的最大特点是,它使用同一组行星齿轮与MGB电动机(即主行驶电动机)连接。通过离合器和制动器的控制,可以实现速度联接,并且可以实现扭矩联接。这使得系统的控制模式非常丰富,可以适应不同工作条件的需求,即发动机的叠加释放和双电动机功率可以实现210 kW(285 hp)538 Nm的强大动力输出,并且可以通过速度耦合将发动机和主马达MGB保持在最经济的速度范围内。

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