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技术揭秘别克插电混动Velite5

技术揭秘别克插电混动Velite5

随着别克国内首款EREV增程型混合动力车型别克VELITE 5的发布,其以116公里超长纯电续航解决了城市内的日常用车需求,同时在需要城际旅行时,其混合动力增程模式下可以提供高达768公里的总续航里程,让用户从此告别里程焦虑。那么是什么技术让VELITE 5可以兼顾这两种差异很大但却非常必要的使用场景的呢?随着小星一起来看一下吧。


高效先进的纯电驱动系统加上别克VELITE 5所搭载的专为混合动力开发的1.5L自然吸气直喷发动机,使其混动模式每百公里综合油耗达到了业界领先的0.9L。该发动机拥有高达12.5的压缩比,配合集成排气歧管、两级可变机油泵、外部冷却加内部循环EGR系统以及带有LIVC(进气门延迟关闭)的DVVT技术,带来轻量化与效率提升的双重优势。

↑别克VELITE 5驱动系统概览


别克VELITE 5这套新能源驱动系统交出了116公里纯电续航里程和0.9L每百公里综合油耗的优异成绩。那这个成绩在行业里排在什么样的位置呢?让我们来一起看一下上汽通用Velite 5入围的工信部第九批《免征车辆购置税的新能源汽车车型目录》。可谓同期入围的插电混动车型都是各家车企的重点车型。纯电续航里程的行业平均水平在50公里左右,部分车型接近100公里。但别克VELITE 5是首个超过100公里的车型。再看每百公里综合油耗行业平均水平在1.5L至2L之间。而别克VELITE 5又是首个小于1L的车型。从这两个关键指标,不难看出其综合性能的领先地位。


↑上汽通用Velite 5进入工信部第九批《免征车辆购置税的新能源汽车车型目录》




通用专利EREV增程型电驱技术

别克Velite 5采用通用全球第二代VOLTEC增程型电驱技术基于通用专利的双排行星齿轮组结构,之间布置了两组高性能交流永磁同步电机。在全车速范围内优化发动机动力源与电机动力源,实现驾驶性与燃油经济性的完美组合。


↑通用全球第二代VOLTEC增程型电驱技术-–-电控智能无极变速箱



“别克蓝”智能电驱系统在类似传统变速箱的体积内实现了高度集成,同轴设计双电机与双排行星齿轮巧妙组合布置。可以和传统变速箱实现模块化替换,实现多平台车型(HEV全混动、EREV插电式增程混动、PHEV插电式混动)的灵活应用。


↑高度集成的智能电驱系统(左)与传统变速箱(右)体积相似


同时对于电机A磁体材料对比如下图所示,在别克君越30H全混动车型注重电池电量维持以及燃油经济性,更经常出现的低速高扭工况,汝铁硼磁体材料的电机具有更低能耗损失,相对效率更高。而别克Velite5增程型插电混动车型则更注重电池电量消耗以及纯电续航里程,其扭矩输出在整个车速区间相对稳定,铁磁体材料电机具有更高的效率,且使用更少稀土材料成本较低。

↑电机A磁体材料对比--汝铁硼磁体材料(左)和铁磁体材料(右)


如下图的电驱动模块剖面图所示,双电机定子绕线采用条状绕线设计Bar Winding。这样的设计降低了电机工作时的噪音,提高了工作效率。

↑电驱动模块剖面图



安全可靠的高性能锂离子电池组

作为VELITE 5的重要动力来源,三元锂离子电池组具备全球领先的BMS电池热管理技术,通过片层式液冷结构有效保证电池系统的环境温度适应性,整车在-30~60︒C的环境下,电芯的各个部分都能得到一致的冷却或加热效果。

↑别克VELITE 5高性能锂离子电池组


为了灵活配置电池组的外形和容量,相应的电池组按照电芯进行了模块化的设计。并在电芯间加入了水冷散热鳍片。

↑为电芯间加入的水冷散热鳍片

↑包含水冷散热鳍片和电芯的电芯模组

↑电芯模组组装成电池组的组装示意模型



别克VELITE 5高性能锂离子电池组片层结构展示视频

别克VELITE 5高性能锂离子电池组片层结构展示_腾讯视频


多模智能电控系统


别克VELITE 5配备通用专利的EVT电控智能无级变速箱5ET50包括5种工作模式。其中两种为纯电模式EV Mode(发动机保持关闭)和三种增程模式Extended Range Mode。


↑通用专利的EVT电控智能无级变速箱5ET50包括5种工作模式


具体来看的话,下图为第二代Voltec的纯电模式示意图。两组行星齿轮的内齿齿圈分别通过自动锁止单向离合器OWC1和离合器锁止至变速箱体并处于静止状态。电机MGA和MGB可通过行星齿轮组PG1和PG2分别以不同的传动比向车轮输出动力。右边即为对应的两种纯电操作模式及对应的车速扭矩区间:单电机EV模式CD1和双电机EV模式CD2。


↑第二代Voltec的纯电模式示意图


相应的下图为第二代Voltec增程模式示意图。增程模式下,发动机工作输出的动力通过不同的离合器C1和B1的连接组合将动力传输至车轮。增程模式包括三种操作模式:低增程模式Low Extended Range(属于输入动力分流Input Split模式),固定比率增程模式Fixed Ratio Extended Range(输出传输比固定,此模式没有动力分流)和高增程模式High Extended Range(属于混合动力分流Compound Split模式)。



↑第二代Voltec增程模式示意图


↑多模式智能切换关系图(来自GM SAE论文)

TPIM电控模块不仅进行电机驱动控制,并且司职混合动力控制器。负责扭矩分配和能量管理。通过通用专利的多模式智能切换技术,TPIM电控模块可以根据不同的车速、发动机转速选择最优的工作模式。并且在各工作模式切换过程中,其控制算法做到了同步及无缝的切换。保证了驾驶的舒适性和优良的燃油经济性。

↑Voltec电驱系统第一代(左,4ET50)与第二代(右,5ET50)对比图


↑电驱模块TPIM控制器


如上图所示,随着TPIM电控模块集成进变速箱体内,第二代Voltec不仅体积大幅减少,并且重量也得以减轻。整套驱动单元及控制器重量仅为125kg。而且省掉了电机驱动的高压交流线束。在降低成本的同时,提高了可靠性。


↑别克蓝新能源EVness理念

↑别克蓝新能源战略推进


综上所述,别克Velite 5增程型插电混动车型的推出其背后秉承的理念就如上图所示的EVness。它包含四个方面:智能电气化Electrification、高效Efficiency、节能Economy和环保Environment。而在实际的操作中会碰到很多挑战。比如新能源车型是否会降低用户的驾驶感受或者会否因为一些节能技术的使用如低滚阻轮胎而降低安全性能。通用EVness的宗旨就是在节油环保Effectiveness、驾控乐趣Responsiveness以及安全舒适Smoothness之间找到一个完美的平衡。比如别克Velite 5就同时考虑了智能电驱系统eMotion、汽车互联eConnect和全面的主动安全驾驶辅助系统eProtect。从而为消费者提供可持续、智能化、人性化的出行解决方案。“别克蓝”战略随着君越30H全混动车型和Velite 5增程型插电混动车型的推出正在逐步完善其产品阵列。其未来的市场表现值得期待。


↑别克蓝新能源战略产品阵列

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发布于 2017-05-02

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    微信号辣笔小星,本人作为汽车电子系统应用工程师,服务国际国内各大汽车电子零部件供应商及整车厂提供系统解决方案。设立此专栏专注汽车及相关电子技术研究与探讨论