電動車普及的前奏 3種混合動力技術解析

● 串聯式混合動力系統解析

1）系統構成

　　Voltec混合動力系統是通用汽車的E-Flex插座充電式混合動力驅動系統的最新版本，采用1臺小型的發動機、2臺電動機對車輛進行綜合驅動的系統。沃藍達上采用的是容量為16kWh的360V鋰電池組，電池組成T型布置，隱藏于后排座椅下及車身中部，純電動最高行駛里程可達80km。整個Voltec混合動力系統包括汽油發動機、綜合動力分配系統、高容量鋰電池以及電力控制單元。

2）部件解析

　　沃藍達的動力系統由2臺電動機（最大功率分別為111kW和55kW）和1臺發動機（最大功率為63kW）組成，發動機僅用于發電。其中功率較大的電動機主要用于驅動車輛，而功率較小的電動機主要用于發電。

　　2臺電動機和1臺發動機通過1個行星齒輪機構以及3個離合器組成了動力產生/回收/分配系統。和上文提到的豐田THS系統一樣，Voltec系統同樣使用行星齒輪組巧妙地實現了動力的綜合分配。所不同的是，在Voltec系統中，太陽輪連接到電動機，行星架連接到減速機構直接輸出動力到車輪，而齒圈則根據實際情況連接到動力分配系統的殼體（固定）或者連接到發電機和發動機。

3）工作邏輯

　　要了解系統的工作邏輯，首先要了解動力分配系統的結構。從Voltec的動力分配系統的控制方式與THS系統有一定的區別，Voltec系統通過3個離合器來控制動力的分配。我們把這三個離合器分別命名為C1、C2、C3。C1用于連接行星齒輪齒圈與動力分配機構殼體（固定）；C2用于連接發電機與行星齒輪齒圈；C3用于連接發動機與發電機。系統結構簡圖可參看下圖。

　　Voltec混合動力系統一共有5種工作模式，分別為：EV低速模式、EV高速模式、EREV混合低速模式、EREV混合高速模式以及能量回收模式。

　　處于EV低速模式時，C1吸合，C2、C3松開，發動機停轉。齒圈被固定，電動機推動太陽輪轉動，行星架因太陽輪的轉動而轉動，把動力傳輸到減速齒輪并傳遞到車輪。

　　處于EV高速模式時，C2吸合，C1、C3松開，發動機停轉。發電機此時充當電動機工作，推動齒圈轉動。同時，功率較大的另一個電動機推動太陽輪轉動。齒圈和太陽輪同時轉動，帶動行星架轉動，從而把動力傳到車輪。發電機充當電動機推動齒圈轉動，降低了與太陽輪連接的另一電動機的轉速，提高了其能源使用率。

　　處于EREV低速模式時，C1、C3吸合，C2松開，發動機運轉。此時，發動機推動發電機發電，并為電池充電；同時電池為電動機供電推動太陽輪轉動，由于齒圈固定，行星架跟隨太陽輪轉動，從而把動力傳到車輪。

　　處于EREV高速模式時，C2、C3吸合，C1松開，發動機運轉。此時，發動機與發電機轉子連接后推動齒圈轉動同時發電，電動機推動太陽輪轉動。齒圈和太陽輪同時轉動，帶動行星架轉動，從而把動力傳到車輪。發動機推動齒圈轉動，降低了與太陽輪連接的另一電動機的轉速，提高了其能源使用率。

　　處于能量回收模式時，C1吸合，C2、C3松開，發動機停轉。車輪帶動行星架轉動，由于齒圈固定，太陽輪隨著行星架轉動。此時，功率較大的電動機作為發電機對電池充電。

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