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千人会专家独家解读通用举世无双的第二代混动架构

千人会专家独家解读通用举世无双的第二代混动架构 电动车千人会
2023-08-28
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导读:千人会专家独家解读通用举世无双的第二代混动架构



千人会专家独家解读

通用举世无双

第二代

混动架构

EVH 1000


 ○ 通用第二代混动架构的背景

通用VOLT功率分流混动架构

相传世界上有两种混动,一种是丰田混动,一种是其他。

然后混合动力技术流派众多,但是在能耗和性能之间找到最优解的虽屈指可数比如丰田本田。

其实通用集团也拿得出手功率分流方案,这种目前公认的最优解的混动构型系统,撇除价格方面优势不明显,不管是结构还是控制堪称经典中的经典。

今天本文的主角是通用集团的Voltec混合动力系统的第二代。

通用集团的Volt一共有过2代产品,第一代虽然用了双电机和单行星齿轮组,但是由于经验不足,以及丰田THS系统的专利壁垒的限制下,此套系统无论在使用体验还是节能效果上,都一般,号称除了油耗不好,其他都不错。

于是第二代Volt应运而生,创新地使用了双行星齿轮组,既加宽了高效运行区间同时也规避了THS系统的专利壁垒,控制复杂,但是通用的工程师做的很好,不同模式之间切换很自如。

后续将针对通用第二代Volt的结构和控制进行一定程度的分享。



 ○通用VOLT功率分流_第二代


动力架构



结构特点:

⚫发动机接第一套行星齿轮机构的齿圈,太阳轮接MGA,行星架为输出,且与第二套共用

⚫第二套的太阳轮接MGB,第二套的齿圈可由C2(限位器,即B1)固定或由C1接合MGA

⚫发动机与齿圈间有个单向离合器

⚫差速器处接第三套行星齿轮机构

EVH 1000



功率流及运行模式


CD阶段下的运行模式

CS阶段下的运行模式


VOLT特点:

⚫通用第二代混动系统有效将输入式功率分流和复合式功率分流结合到了一起

⚫低速中速采用输入功率分流;高速采用复合功率分流,提高高速效率


EVH 1000



CD阶段_能量管理策略


CD阶段小结:

⚫CD1驱动模式下仅MGB电机运行,低速低扭效率高

⚫CD2驱动模式,两个电机共同驱动,系统根据动力性和经济性要求,选择电机的扭矩分配

⚫当轮端扭矩需求超过1500N之后,CD2相比对CD1效率更高

⚫由系统效率图可以推导出CD阶段最终运行模式


EVH 1000



CS阶段_能量管理策略


CS阶段混动变速箱系统效率:


⚫X轴=变速箱输入转速/输出转速,表征车速快慢;Y轴=电功率/总的发动机输出功率,表征电功率流的比例

⚫随车逐渐提高后,在输入式功率分流阶段即low extended range和fix ratio extended range的结合点,MP1点机械效率最高

⚫车速继续提高后,复合式功率分流阶段即high extended range,MP2点机械效率又出现最高点

由此可见复合式功率分流比输入式功率分流,在超高车速时效率具有优势



EVH 1000



CD阶段_能量管理策略



CS阶段之系统效率

(纯发动机运行,电池不放电):


⚫简化系统效率=发动机热效率*变速箱系统效率

⚫低速,采用Low extended range和fixed gear ratio即输入型功率分流阶段

⚫车速继续提高后,复合式功率分流阶段即high extended range,MP2点机械效率又出现最高点

⚫由此可见复合式功率分流比输入式功率分流,在超高车速时效率具有优势


思考:

当驾驶员需求超过当前发动机可以提供的扭矩或功率需求时,系统如何处理?

具体见下方实车测试情况反馈。


EVH 1000



杠杆平衡图


Tips:

M及红色箭头代表扭矩方向

N以及绿色将头代表转速方向

EN1,EN2分别对应后续页面的MGA,MGB电机

VKM代表发动机

OUT代表最终输出轴


车速从低到高的杠杆平衡图:


⚫上面1到5编号的图分别为低速、第一机械点、中速(及两机械点之间)、第二机械点、高速的转速的扭矩杠杆图


⚫上面5个图都是在复合分流模式情况下,即CS2和CS3工作模式下的杠杠图,不适用于CS1模式


⚫由此可见:电机一EM1的功率从负变正,最后再变负的过程


EVH 1000



 ○通用VOLT功率分流-第二代

 ○工作模式



通用VOLT功率分流

单电机纯电模式



通用VOLT功率分流

双电机纯电模式


通用VOLT功率分流

CS1低速增程模式


通用VOLT功率分流

CS2固定速比增程模式


通用VOLT功率分流

CS3高速增程模式

EVH 1000



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