通用智能电驱系统

卫东

在2016年的亚洲CES电子消费展上，通用展台上的一辆双模混动雪佛兰迈锐宝XL吸引了广大参观者的目光。它是一辆全新的混合动力车型，而且在这辆车的旁边还摆着这款车的核心动力系统——1.8L SIDI缸内直喷发动机与EVT电控智能无级变速器相组合的动力单元，数据显示它的百公里综合油耗低至4.3L。在这款完全剖开的动力系统上人们可以仔细研这款究顶置式燃油直喷发动机，而它更引人注目的是带有电机的变速器——通用专利EVT电控智能无级变速箱，和丰田普锐斯的变速器有些相近。它正是通用汽车迈向未来的基石，通用汽车全新一代混合动力系统。

在2016年4月18日，别克品牌正式公布了面向未来的“别克蓝”新能源战略以及“别克蓝”车标，并在8月29日和11月18日先后发布了全新一代君越30H全混动以及Velite新能源概念车，加速推进别克新能源战略的实施。作为“别克蓝”新能源战略的核心理念，EVness电气化驾乘体验展示了别克对于未来新能源汽车的诉求，即以智能电气化、高效、节能、环保为车型的开发核心理念，综合兼顾节油环保、驾控乐趣及安全舒适，实现全面超越传统车型的产品表现。而将这些美好愿景变为现实的核心科技之一，便是来自通用汽车的最新一代“智能电驱系统”。

作为“别克蓝”新能源战略的核心科技之一，智能电驱系统担负新能源车辆的动力分配工作，通过通用专利双排行星齿轮组、两组高性能交流永磁同步电机、新一代集成式TPIM电控模块等核心部件，将发动机与电能有机地结合在一起，根据行驶工况来分配不同的动力输出模式，确保车辆时刻处于最高效的状态，最大化减少能量消耗。同时，通用专利双排行星齿轮组能够实现平顺的动力输出，以类似无级变速的加速表现大幅提升驾控的乐趣与舒适。这与丰田的E-CVT变速器有着相似的原理。

通用专利双排行星齿轮组与高性能电机的有机结合。对于混合动力汽车来讲，无论是HEV全混动、EREV插电式增程混动还是PHEV插电式混动，都拥有两个动力源：汽油发动机和电动机，而这两股动力如何能拧成一股绳实现高能、高效，是一个汽车品牌新能源科技能力的最直接展现。“别克蓝”智能电驱系统拥有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，赋予HEV全混动车纯电驱动、纯发动机驱动以及油电混合驱动等多种驱动模式，有效克服了单模驱动单元选择灵活度低、传动效率差的限制，在变速器内以两个连续可变速比和一个固定速比的输出组合，在全车速范围内优化发动机动力源与电机动力源，实现驾驭激情与燃油经济性的完美组合。

作为“别克蓝”智能电驱系统的核心部件，经历四代进化的通用汽车全新12极高性能电机在材质与结构方面做了深度优化。采用条形绕组构造（Bar Winding Configuration）是使用长方形的绕线结构来取代传统的圆形绕线结构，使得其直流阻抗减低以及具有更好的散热特性，以便与其它部件进行深度集成。它还拥有业界最优的能量密度以及扭矩承载能力，在提高电机效率的同时噪声也大幅降低。另外，内置式钕铁硼永磁材料确保了电机运行的高效，在高扭矩下仍然能够保持平顺的动力输出。

混合动力系统实现了高度集成下的“小身材、模块化”。作为HEV全混动车的核心部件，“别克蓝”智能电驱系统在类似传统变速器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，在性能、散热和封装方面均达到世界最高水准，整套驱动单元及控制器重量仅为125kg，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。

以往需要獨立安置的TPIM电控模块此次也集成在箱体中，它由三个独立的逆变模块（逆变器-A、逆变器-B、电子泵逆变器）、变速器控制器、混合动力系统控制器等组成，其中三组逆变器负责控制电机，变速器控制器负责换挡及扭矩请求，混合动力控制器负责扭矩分配和能量管理。值得一提的是，随着TPIM电控模块的集成，电池直流电（Direct Current）转换为电机使用交流电（Alternate Current）的工作得以在箱体内完成，直接避免在发动机舱内布置高压电线，大幅度提高动力系统的耐久性能和安全性能。

高度的集成化不仅是设计层面的突破，也是对耐久性能的考研。“别克蓝”智能电驱系统严格遵守通用全球标准，从零部件、子系统、整车层层考察，确保系统的耐用与可靠。同时，在“别克蓝”新能源战略规划之下，别克新能源车型将拥有高于国家标准的质保承诺，让消费者安心享受新能源汽车带来的绿色与便利。

“双模”+固定速比的智能控制将时时效率最大化。“别克蓝”智能电驱系统内部拥有两组离合器，通过不同的组合工作状态，可以实现两种主要的工作模式和一个固定速比，实现对全车速下的日常各种使用场景下的最高效率。

低速行驶工况下，智能电驱系统通过结合离合器1、断开离合器2的操作，实现以较大的速比推动车辆，来减小对电机转矩的要求；进入高速工况时，系统则通过断开离合器1并结合离合器2切入较小速比的状态，避免电机在过高的转速下运转。在“高速”和“低速”两个模式之间，还有一个固定速比，即发动机以1.54的速比（不包括主减速比）直接驱动汽车，此时车辆同样处于高效节能的工作状态。正是软件与硬件的紧密配合，让智能电驱系统能够最大化发挥效能，并带来兼顾节油环保、驾控乐趣及安全舒适的EVness电气化的驾乘体验。

别克全新一代君越HEV全混动工作模式包括：電机与发动机混合驱动、电力单独驱动、发动机单独驱动。智能停机：当发动机不需要驱动整车行驶时，自动切断燃油/停止发动机转动。例如，当车辆静止发动，或车辆减速时。纯电驱动：主电动机在较低车速， 凭借电池中储存的能量提供所有动力。主电机低速时能平顺提供275Nm的最大扭矩，为车辆提供稳定强劲的加速。加速助力：当车速较高或者急加速时，主电机、辅助电机以及发动机同时工作提供充沛的动力。此模式通过协同双电机和发动机，允许主电机在车速高时运行在低转速区，提供更好扭矩，为驾驶者提供更有乐趣的驾驶体验。优化充电：当车辆在巡航以及运行在非滑行、减速或停止工况时，混合动力系统能够控制发动机工作在效率最高的区域来给动力电池充电。制动馈能：在车辆滑行和减速时，整车动能可以转化为电能给动力电池充电。混合动力系统会合理分配主副电机的制动能量回收，直到较低车速，再由电机输出扭矩，使得扭矩输出过渡平滑，避免了整车的抖动。

随着“别克蓝”新能源战略的扎实推进，别克还在2017年推出EREV插电式增程型电驱技术VELITE 5，在2018年推出PHEV插电式混合动力车，2019年推出EV纯电动车，为客户带来兼顾节油环保、驾控乐趣和安全舒适，全面超越传统车型的EVness电气化驾乘体验。同时，伴随着新能源产品的不断丰富，别克业已形成由高档舒适、高档轿跑、高档SUV和“别克蓝”新能源车型构成的4大产品阵列，以新能源科技的领先实力开创更大的品牌格局。

今天在国内，除了雪佛兰和别克新能源车型外，凯迪拉克更是将插电混合动力引入到了国内，以实现品牌更大的影响力。这款插电混合动力凯迪拉克CT6也是在EVT变速器的基础上开发出来的。

凯迪拉克CT6插电式混合动力凭借前瞻智能的电驱科技，打破“高性能=高能耗”的传统认知，为消费者带来了业界领先的EVness电气化驾乘体验，以强劲无间断的动力输出、行云流水般的驾驶平顺性、颠覆传统的驾驶乐趣和高效节能的极致油耗树立了“性能驾享 Performance Hybrid”全新理念。以2.0T SIDI涡轮增压直喷发动机和两台高性能驱动电机组成的三大动力源可实现强劲的动力输出和极致的加速表现。以双驱动电机+三组专利行星齿轮+五组离合器的机构，为实现灵活的动力分流和对各种驾驶工况的适应性上奠定了结构硬件的基础。以纯电力驱动、发动机驱动、混合动力驱动以及智能能量回收四种主要能量输出方式，通过四种EVT+四种EV+三种固定速比动力流组合路径，在任何工况下都能通过智能电控系统达到最优效的动力输出。2.0T SIDI涡轮增压直喷发动机最大额定功率203kW，最大扭矩400Nm。双驱动高压电机以感应式电机+永磁同步电机的组合，均可参与驱动与发电，并通过5组离合器和3排行星齿轮进行衔接，可实现同级最佳无缝动力传递。凯迪拉克插电式混合动力CT6从静止加速到100km/h仅需5.4s，无论起步阶段还是中后段加速都提供充沛动能和极致加速性能体验。纯电行驶里程80km，综合续航里程高达935km。

可以说，EVT变速器使通用拥有了自己特色的混合动力系统。