君越混动版 君越30H混动技术解析

自1997年丰田发布第一款普锐斯以来，日系车似乎在混合动力汽车市场脱颖而出。但是，到目前为止，这样的情况会迎来一些变数:通用最近集中力量在混合动力汽车市场，一气呵成推出了插电式混合动力版CT6，君越和迈锐宝XL的混合动力版。这一次，我们来到上海通用汽车泛亚R&D中心，为君越30H和迈锐宝XL混合动力车型应用的电动驱动系统揭幕，看看美国人在混合动力技术上的独特之处。

通用汽车混合动力系统技术概况

我们这次拆解的HEV全混合动力系统是最新一代模块化电动驱动系统，由一台1.8L自然吸气发动机、两台永磁同步电机、双排星形齿轮和两个离合器组成，并配有高度集成的TPIM电子控制模块。在电池系统中，选择了容量为1.5千瓦小时的高性能三元锂电池组。

君越30H动力系统参数发动机排量1.8L自然吸气发动机安装技术阿特金森循环/双顶置凸轮轴/SIDI直喷最大输出功率/最大输出功率转速128Ps/5000rpm最大扭矩转速175N·m/4750 rpm电机总功率155Ps电机总扭矩415N·m最大综合输出功率182Ps最大综合输出扭矩380 N

在动力系统方面，这种电驱动系统可以实现电机单独驱动、发动机和电机混合驱动等多种驱动形式。最大综合输出扭矩可达380N m，0 ~ 100 km/h加速时间仅为8.9s，每100km油耗4.7L/100km，比上一代君越eAssist混合动力汽车低35%。

“除了君越30H，通用的迈锐宝XL混动车型也在用这个系统。”主流混动/ 插电式混合动力车型性能参数对比车型名称车型级别发动机最大功率发动机峰值扭矩系统最大综合输出功率制造商宣布综合油耗凯迪拉克CT6插电式混合动力版中型和大型车276 400 340 1.7雷克萨斯ES300h 160 213 205 5.4宝马530Le 218 310 286 2雪佛兰迈锐宝XL混合动力版中型车124 175 182 4.3别克新君越混合动力版124 175 185 202 5.3沃尔沃S60L T6混合动力版235 350 306 2.1丰田雷凌/卡罗拉双引擎紧凑型轿车99 142 135 4.2

与市场上主流的混合动力技术相比，它在燃油经济性和系统最大综合输出功率方面具有良好的性能。混合动力汽车油耗处于中游水平，并不逊色于凯美瑞Twin Engine等日本老对手。

TPIM电控系统的工作原理及拆卸

君越30H上的电驱动系统主要有纯电机驱动、汽油机驱动和油电混合驱动三种驱动方式。发动机和两个电机通过两组离合器和两组行星齿轮连接，配合ECVT变速箱实现各种驱动模式之间的无缝切换。

从这个示意图可以看出，发动机直接与行星齿轮组1的外齿圈相连，为了获得平稳的动力输出，在它们之间设置了一组输入扭矩阻尼器，类似于自动变速器的液力变矩器的阻尼结构。电机1和电机2分别连接到1/2行星齿轮的太阳轮上，该系统的输出轴都在行星架上。离合器2的一端固定，另一端与行星齿轮2连接。固定传动比的驱动模式可以通过同时锁定两个离合器来实现。

电子控制系统拆卸:高集成度

言归正传，回到电传动系统正上方的电控系统。这款名为TPIM的电子控制系统将高压逆变器模块集成在外壳内，比丰田使用的THS混合动力系统集成度更高，安全系数更高。

接下来，打开作为控制系统主体的TPIM控制系统的外壳，将电机1和电机2的电源模块集成在其中。同时，通用电气驱动系统采用油冷方案，所以电控系统内部也安装了电子油泵的驱动单元。

与目前普通混合动力汽车中使用的电机控制单元和电机的分体式布局不同，这种电驱动系统将电机控制器集成到TPIM，在那里电池的高压DC功率被转换成驱动两个电机所需的三相交流功率。不仅节省了电机控制器之间的连接线，而且提高了产品的可靠性和安全性。好了，以上就是电控系统及相关原理的讲解。现在让我们把这一页翻到电驱动系统的机械单元的拆卸和解释。

机械装置的拆卸

拆下电驱动单元的外壳后，动力输出侧里面的第一层还是我们常见的机械结构。可以看出，该系统的主减速器采用行星齿轮结构，比锥齿轮具有更好的平稳性和更低的噪声。同时我们可以看到，驻车机构的驻车棘爪和驻车齿轮直接连接在链轮总成上，而电子油泵则放置在整个电驱动系统的下方。该系统的马达、离合器和行星齿轮由油冷却或润滑。

如果继续拆解，可以看到2号电机，它会在低速时独立驱动车辆，如起步、倒车等。它是一种输出功率为60kw/275N·m的永磁同步电机，在技术上，它的定子绕组采用矩形截面导线，比传统的圆形截面导线阻抗低，可以优化绕组运行时的高频振动，从而降低电机的噪声。

第二组行星齿轮可以在2号电机下面看到。通用汽车在这个电动驱动系统中采用了双排行星齿轮设计。与丰田THS混合动力系统采用的单行星齿轮设计相比，虽然结构更加复杂，但电机在高速范围内具有转矩衰减严重的特点。因此，为了提高中高速时的扭矩输出，丰田THS混合动力系统采用了电机-主减速器-行星齿轮的动力分配方案。通过单个行星齿轮分配两个马达和发动机肯定有一些限制。这时，双排行星齿轮的优势就体现出来了。它具有更宽的传动比调节范围，可以使发动机在更宽的转速范围内经济地工作，获得更多的传动方式以适应更多的行驶工况，从而达到优化动力、节省燃油的目的。

1号电机也是永磁同步电机，其功率输出比2号电机小，功率输出容量为54kw/140N·m，这种电机在工作时主要起辅助输出的作用，特别是在处理高速行驶时，会将发动机动力转换成电能驱动2号电机或储存在电池中。

驾驶模式解读

简单来说，配备双电机双行星齿轮的电驱动系统，有纯电驱动模式，也有发动机和电机改进的混合驱动模式。纯电动驱动模式主要用于低速和中低负荷行驶工况，如日常启动和倒车。

车辆处于中低负荷范围时，电驱动系统可以独立驱动车辆，此时发动机不参与工作。如前所述，发动机通过行星齿轮1的外齿圈输出动力，因此此时离合器1处于断开状态，电机1不会干预工作，车轮由电池驱动，为电机2提供能量。如果处于减速状态，车轮驱动电机2反向给电池充电，达到能量回收的目的。

当车辆启动后匀速行驶时，电驱动系统将进入固定传动比的混合驱动模式。在此模式下，离合器1和离合器2都被锁定。电机1不参与运行，行星齿轮1的太阳轮被锁定，行星齿轮2的外齿圈也被锁定，发动机和电机2的动力通过两个行星齿轮的行星架输出。当需要恢复电力时，马达2也恢复能量。

随着车速的增加，当车辆需要更多的动力加速时，第三种模式被激活。这时候发动机的动力会通过两组行星齿轮进行分配，一部分用来直接驱动车轮。另一部分进入电机2并被转换成电能以驱动电机1。此时，行星齿轮1具有来自太阳齿轮的第二动力输入，该第二动力输入与来自外齿圈的发动机动力输入相结合，然后从行星齿轮1的行星架输出以驱动车轮。当需要恢复动力时，能量也由马达2恢复。在日常驾驶过程中，控制系统会根据需要在固定传动比模式和复合模式之间快速切换，并根据实际工况选择合适的驾驶模式。

总结:

通过对君越30H和迈锐宝XL混合动力汽车所使用的电驱动混合动力系统进行拆解，可以看出，总工们通过使用双排星形齿轮和双电机以及两套离合器的配合，使得混合动力系统有了更为详细的动力分配方案。因此，它可以在更宽的速度和扭矩范围内实现动力和燃油经济性的平衡。特别是在高速行驶的工况下，可以防止电机处于高速运行范围，提高系统的综合效率。

在系统集成方面，通用电驱动系统集成度高，电机、电机控制器、离合器、离合器控制器等部件都集成在一起，不仅体积更小，而且更好地保护了部件，尤其是电机控制器。整个系统体积几乎和传统的6AT变速箱一样，更有利于通用各种平台车型的布局。

因此，总体而言，该电驱动系统具有速度范围宽、驱动模式适应速度范围宽、集成度高、体积小的优点，可在多个平台上广泛推广。我们也期待在未来看到更多的别克品牌和雪佛兰品牌车型配备这种混合动力系统。