通用混合動(dòng)力系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)何在？

自2021年以來，中國品牌和合資品牌車企開始加快發(fā)布或推出混合動(dòng)力汽車的步伐。在中國市場(chǎng)，目前市場(chǎng)份額最大的是豐田旗下采用THS混動(dòng)系統(tǒng)的各種車型，包括凱美瑞（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）雙擎、Ralink雙擎、卡羅拉（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）雙擎、雷克薩斯CT（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）200h、ES300h等車型。不過，隨著通用旗下別克全新君越（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）混動(dòng)版、雪佛蘭邁銳寶XL混動(dòng)版和凱迪拉克CT6（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）插電式混動(dòng)版在年底前陸續(xù)上市，豐田混動(dòng)汽車軍團(tuán)將面臨來自通用全新混動(dòng)車型的強(qiáng)大挑戰(zhàn)。通用混動(dòng)系統(tǒng)和豐田混動(dòng)系統(tǒng)有什么區(qū)別？通用汽車在混合動(dòng)力技術(shù)上是如何超越豐田的？下面的技術(shù)分析將為你揭秘。

●賬面數(shù)據(jù)對(duì)比

與目前市面上流行的混合動(dòng)力/插電式混合動(dòng)力車型相比，通用新推出的混合動(dòng)力/插電式混合動(dòng)力系統(tǒng)在性能指標(biāo)上處于什么水平？讓我們看看一般產(chǎn)品在性能參數(shù)方面的地位。

上表中，凱迪拉克CT6插電混動(dòng)版、寶馬530Le和沃爾沃S60（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）L T6混動(dòng)版均為插電混動(dòng)車型，其余均為混動(dòng)車型。與混合動(dòng)力汽車相比，插電式混合動(dòng)力汽車采用更大容量的電池組，可以通過車身上的接口為電池組充電，純電續(xù)航里程更長，綜合油耗更低。

對(duì)比數(shù)據(jù)可以看出，搭載通用最新混動(dòng)系統(tǒng)的別克全新君越混動(dòng)版和雪佛蘭邁銳寶XL混動(dòng)版，在系統(tǒng)動(dòng)力輸出參數(shù)上均遜色于豐田的凱美瑞Twin Engine，但在綜合油耗上有一定優(yōu)勢(shì)。

凱迪拉克CT6插電式混動(dòng)版在發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率和混動(dòng)系統(tǒng)綜合功率數(shù)據(jù)方面秒殺了榜單中所有車型，可見其搭載的全新插電式混動(dòng)系統(tǒng)功能強(qiáng)大。

●超越豐田THS混合動(dòng)力系統(tǒng)

豐田THS系統(tǒng)采用一套行星齒輪在發(fā)動(dòng)機(jī)和雙電機(jī)之間分配動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)了無級(jí)變速器平穩(wěn)不間斷的動(dòng)力傳遞效果。豐田稱這種動(dòng)力分配系統(tǒng)為“E-CVT電子無級(jí)變速器系統(tǒng)”。與傳統(tǒng)的AT變速箱和CVT變速箱相比，豐田的系統(tǒng)在機(jī)械結(jié)構(gòu)上更為簡(jiǎn)單，有利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的小型化，降低機(jī)械零部件的生產(chǎn)成本。截至2021年9月底，豐田混合動(dòng)力汽車全球累計(jì)銷量已超過700萬輛。這些汽車配備了豐田THS系統(tǒng)。銷量也證明了豐田THS系統(tǒng)的可靠性、燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性能經(jīng)得起考驗(yàn)。

那么這款已經(jīng)使用了近20年的豐田THS系統(tǒng)真的這么驚艷嗎？答案顯然是否定的，豐田THS系統(tǒng)只有一套行星齒輪進(jìn)行動(dòng)力分配的傳動(dòng)比范圍有限，以至于車輛只能在日用比較高的速度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)燃油經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)化，在一些不尋常的速度范圍內(nèi)做出妥協(xié)。

■別克全新君越混動(dòng)版/雪佛蘭邁銳寶XL混動(dòng)版系統(tǒng)分析

全新的通用混動(dòng)系統(tǒng)采用兩套/三套行星齒輪在發(fā)動(dòng)機(jī)和兩臺(tái)電機(jī)之間進(jìn)行動(dòng)力分配，使其能夠?qū)崿F(xiàn)更大的傳動(dòng)比范圍和更多的工作模式來應(yīng)對(duì)不同的工況，最終提升動(dòng)力性能和燃油經(jīng)濟(jì)性。

雪佛蘭邁銳寶XL混動(dòng)版和別克新君越混動(dòng)版配備了兩個(gè)電機(jī)、兩套行星齒輪和三個(gè)離合器。除了兩種純電動(dòng)模式外，它們還有三種模式:低速混動(dòng)模式、中速混動(dòng)模式和高速混動(dòng)模式。機(jī)械上，通用的混動(dòng)系統(tǒng)相當(dāng)于一臺(tái)三速AT自動(dòng)變速箱，根據(jù)不同的速度和負(fù)載實(shí)現(xiàn)三個(gè)不同傳動(dòng)比的檔位。此外，通過切換兩個(gè)電機(jī)的“角色”，我們可以配合上述相應(yīng)的模式。

上圖中的單向離合器是為了避免發(fā)動(dòng)機(jī)和行星齒輪組反轉(zhuǎn)而設(shè)置的。如上所述，同步電機(jī)與異步電機(jī)相反。兩種電機(jī)最大的區(qū)別是轉(zhuǎn)子速度是否與定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)速度一致，與同步電機(jī)一致，與異步電機(jī)不一致。一般來說，同步電機(jī)在4000-10000rpm左右的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)具有良好的動(dòng)力輸出特性，為車輛起步和加速提供了強(qiáng)有力的支持。異步電機(jī)在12000-20000rpm左右的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)具有良好的動(dòng)力輸出特性，可為車輛高速巡航提供助力。別克君越/雪佛蘭邁銳寶XL混動(dòng)系統(tǒng)采用兩臺(tái)同步電機(jī)。下面我們要介紹的凱迪拉克CT6插電式混合動(dòng)力系統(tǒng)中的兩個(gè)電機(jī)分別是同步電機(jī)和異步電機(jī)。

■凱迪拉克CT6插電混動(dòng)版系統(tǒng)分析

凱迪拉克CT6插電式混動(dòng)版配備了兩個(gè)電機(jī)、三套行星齒輪和五個(gè)離合器，實(shí)現(xiàn)了四種純電動(dòng)模式、三種固定傳動(dòng)比模式和四種可變傳動(dòng)比模式。更多的工作模式可以提高車輛在各種工況下的運(yùn)行效率，從而進(jìn)一步滿足高端消費(fèi)者對(duì)動(dòng)力性能和燃油經(jīng)濟(jì)性的更高需求，也是凱迪拉克CT6插電式混動(dòng)版強(qiáng)調(diào)“Fun to Drive”駕駛樂趣的體現(xiàn)。

從上面的介紹中我們也可以看到，通過增加行星齒輪組的數(shù)量，可以實(shí)現(xiàn)更多不同傳動(dòng)比的齒輪，并且在雙電機(jī)的輔助下，可以實(shí)現(xiàn)比豐田THS系統(tǒng)更細(xì)致的動(dòng)力分配，從而全面提升動(dòng)力性能和燃油經(jīng)濟(jì)性。這是通用新混動(dòng)系統(tǒng)相比豐田的明顯優(yōu)勢(shì)。更寬的傳動(dòng)比范圍也使得通用混合動(dòng)力系統(tǒng)能夠在更高的車速下實(shí)現(xiàn)純電驅(qū)動(dòng)，進(jìn)一步提高燃油經(jīng)濟(jì)性。雖然通用和豐田一樣采用行星齒輪機(jī)構(gòu)實(shí)施動(dòng)力分配，但通用混動(dòng)系統(tǒng)更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和完全不同的動(dòng)力分配方式，使其擺脫了模仿嫌疑，完全避免了法律專利糾紛。

電池設(shè)計(jì)理念和系統(tǒng)集成度

●通用電池設(shè)計(jì)理念

別克君越混動(dòng)版、雪佛蘭邁銳寶XL混動(dòng)版、凱迪拉克CT6插電式混動(dòng)版均采用鋰離子電池，電池由韓國LG公司提供。別克君越混動(dòng)版和雪佛蘭邁銳寶XL混動(dòng)版的鋰電池組容量為1.5千瓦時(shí)，由80節(jié)電池組成。凱迪拉克CT6插電混動(dòng)版鋰電池容量為18.4千瓦時(shí)，由192節(jié)電池組成，純電續(xù)航里程約80公里。

大量的電池對(duì)電池管理系統(tǒng)、制造工藝、冷卻和保護(hù)提出了非常高的要求。另外，如何保持一致性如此大量的電池在車輛生命周期中也是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的課題。

除了存儲(chǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能和從制動(dòng)能量中回收的電能，混合動(dòng)力汽車的電池組更重要的是在快速加速過程中為電機(jī)提供瞬時(shí)大驅(qū)動(dòng)電流，并與發(fā)動(dòng)機(jī)一起為汽車提供最大的加速性能。因此，混合動(dòng)力汽車使用的電池單體需要有較大的電流輸出能力，能量密度處于次要地位。

對(duì)于插電式混合動(dòng)力汽車的電池組來說，其功能不僅僅是儲(chǔ)存發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能和制動(dòng)能量回收的電能，更重要的是儲(chǔ)存來自充電接口的電能，提供盡可能長的續(xù)航里程。因此，用于插電式混合動(dòng)力汽車的電池單體需要盡可能大的容量和高的能量密度，電流輸出能力處于次要地位。

對(duì)于一般的混合動(dòng)力汽車，由于鋰電池組容量小、電池?cái)?shù)量少、電池能量密度相對(duì)較低、發(fā)熱量低，一般采用主動(dòng)風(fēng)冷對(duì)其進(jìn)行冷卻。

●噪音較低的電機(jī)

GRE混合動(dòng)力系統(tǒng)的最新一代電機(jī)用于其新的混合動(dòng)力/插電式混合動(dòng)力汽車。新一代電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子經(jīng)過優(yōu)化，減少了稀土磁性材料的使用，降低了電機(jī)運(yùn)行時(shí)的噪音。

在不降低使用性能的情況下，減少稀土的使用量是目前工業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方向。凱迪拉克CT6插電混動(dòng)版永磁同步電機(jī)中，轉(zhuǎn)子使用的稀土量比上一代電機(jī)低40%，稀土材料主要用于對(duì)高溫退磁敏感的邊界部位。異步電動(dòng)機(jī)不使用稀土磁性材料也能很好地工作。

此外，棒形繞組的電機(jī)噪音較小。這是因?yàn)楫?dāng)大電流流過定子線棒繞組時(shí)，繞組的高頻振動(dòng)較小，從而降低了噪聲。

●系統(tǒng)集成和小型化

如果你留意一下混動(dòng)車的發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)部，你會(huì)發(fā)現(xiàn)主流混動(dòng)車的發(fā)動(dòng)機(jī)艙右側(cè)有一個(gè)長方形的盒子。這個(gè)盒子是一個(gè)電機(jī)控制器，可以把電池組的高壓DC轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)電機(jī)的三相交流電。

與發(fā)動(dòng)機(jī)艙相比，車底中央通道的空空間更窄。對(duì)于內(nèi)部集成了兩臺(tái)電機(jī)、三組行星齒輪和五個(gè)離合器的動(dòng)力分配單元，再次集成電機(jī)控制器是不現(xiàn)實(shí)的。與凱迪拉克CT6普通版的8AT變速箱相比，凱迪拉克CT6插電混動(dòng)版的動(dòng)力分配單元長度相近，只是徑向尺寸更大，但對(duì)內(nèi)飾空影響不大。

全文摘要:

最新的通用混合動(dòng)力系統(tǒng)和插電式混合動(dòng)力系統(tǒng)使用多組行星齒輪在電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)之間分配動(dòng)力。相比目前國內(nèi)在售的僅使用一套行星齒輪進(jìn)行動(dòng)力分配的豐田混動(dòng)車，通用系統(tǒng)的速度范圍更大，駕駛模式更多，可以根據(jù)實(shí)際工況選擇最佳駕駛模式，在最大功率輸出和最佳燃油經(jīng)濟(jì)性之間達(dá)到更好的平衡。

此外，通用汽車最新的混合動(dòng)力系統(tǒng)更加集成化。全新君越混動(dòng)版和邁銳寶XL混動(dòng)版將電機(jī)、電機(jī)控制器、離合控制電磁閥等部件集成為一體，體積更小。另一方面，凱迪拉克CT6插電式混動(dòng)版，集成了5個(gè)離合器、3組行星齒輪和2個(gè)電機(jī)，保持了與普通8AT自動(dòng)變速箱相同的長度，只是在徑向尺寸上有所增加。

最新的通用混合動(dòng)力系統(tǒng)采用專用鋰離子電池和專用電池溫控系統(tǒng)。在保證電池組容量的前提下，減少電池?cái)?shù)量，減少焊接節(jié)點(diǎn)數(shù)量，提高電池組的工作穩(wěn)定性。

綜上所述，通用汽車的新混動(dòng)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和性能上均優(yōu)于目前在中國銷售的豐田混動(dòng)系統(tǒng)。想了解更多別克全新君越混動(dòng)版、雪佛蘭邁銳寶XL混動(dòng)版、凱迪拉克CT6插電式混動(dòng)版的實(shí)用駕駛體驗(yàn)，請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注我們即將發(fā)布的評(píng)測(cè)試駕文章。

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