通用混合動力系統(tǒng)的優(yōu)勢何在？

自2021年以來，中國品牌和合資品牌車企開始加快發(fā)布或推出混合動力汽車的步伐。在中國市場，目前市場份額最大的是豐田旗下采用THS混動系統(tǒng)的各種車型，包括凱美瑞（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）雙擎、Ralink雙擎、卡羅拉（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）雙擎、雷克薩斯CT（查成交價|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|參配|優(yōu)惠政策）混動版、雪佛蘭邁銳寶XL混動版和凱迪拉克CT6（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）插電式混動版在年底前陸續(xù)上市，豐田混動汽車軍團(tuán)將面臨來自通用全新混動車型的強(qiáng)大挑戰(zhàn)。通用混動系統(tǒng)和豐田混動系統(tǒng)有什么區(qū)別？通用汽車在混合動力技術(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)對比

與目前市面上流行的混合動力/插電式混合動力車型相比，通用新推出的混合動力/插電式混合動力系統(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插電混動版、寶馬530Le和沃爾沃S60（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）L T6混動版均為插電混動車型，其余均為混動車型。與混合動力汽車相比，插電式混合動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。

對比數(shù)據(jù)可以看出，搭載通用最新混動系統(tǒng)的別克全新君越混動版和雪佛蘭邁銳寶XL混動版，在系統(tǒng)動力輸出參數(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。

凱迪拉克CT6插電式混動版在發(fā)動機(jī)輸出功率和混動系統(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系統(tǒng)功能強(qiáng)大。

●超越豐田THS混合動力系統(tǒng)

豐田THS系統(tǒng)采用一套行星齒輪在發(fā)動機(jī)和雙電機(jī)之間分配動力，實現(xiàn)了無級變速器平穩(wěn)不間斷的動力傳遞效果。豐田稱這種動力分配系統(tǒng)為“E-CVT電子無級變速器系統(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)上更為簡單，有利于實現(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，豐田混合動力汽車全球累計銷量已超過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)性和動力性能經(jīng)得起考驗。

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)行動力分配的傳動比范圍有限，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)。

■別克全新君越混動版/雪佛蘭邁銳寶XL混動版系統(tǒng)分析

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

雪佛蘭邁銳寶XL混動版和別克新君越混動版配備了兩個電機(jī)、兩套行星齒輪和三個離合器。除了兩種純電動模式外，它們還有三種模式:低速混動模式、中速混動模式和高速混動模式。機(jī)械上，通用的混動系統(tǒng)相當(dāng)于一臺三速AT自動變速箱，根據(jù)不同的速度和負(fù)載實現(xiàn)三個不同傳動比的檔位。此外，通過切換兩個電機(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混動系統(tǒng)采用兩臺同步電機(jī)。下面我們要介紹的凱迪拉克CT6插電式混合動力系統(tǒng)中的兩個電機(jī)分別是同步電機(jī)和異步電機(jī)。

■凱迪拉克CT6插電混動版系統(tǒng)分析

凱迪拉克CT6插電式混動版配備了兩個電機(jī)、三套行星齒輪和五個離合器，實現(xiàn)了四種純電動模式、三種固定傳動比模式和四種可變傳動比模式。更多的工作模式可以提高車輛在各種工況下的運行效率，從而進(jìn)一步滿足高端消費者對動力性能和燃油經(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，可以實現(xiàn)更多不同傳動比的齒輪，并且在雙電機(jī)的輔助下，可以實現(xiàn)比豐田THS系統(tǒng)更細(xì)致的動力分配，從而全面提升動力性能和燃油經(jīng)濟(jì)性。這是通用新混動系統(tǒng)相比豐田的明顯優(yōu)勢。更寬的傳動比范圍也使得通用混合動力系統(tǒng)能夠在更高的車速下實現(xiàn)純電驅(qū)動，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)實施動力分配，但通用混動系統(tǒng)更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和完全不同的動力分配方式，使其擺脫了模仿嫌疑，完全避免了法律專利糾紛。

電池設(shè)計理念和系統(tǒng)集成度

●通用電池設(shè)計理念

別克君越混動版、雪佛蘭邁銳寶XL混動版、凱迪拉克CT6插電式混動版均采用鋰離子電池，電池由韓國LG公司提供。別克君越混動版和雪佛蘭邁銳寶XL混動版的鋰電池組容量為1.5千瓦時，由80節(jié)電池組成。凱迪拉克CT6插電混動版鋰電池容量為18.4千瓦時，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具有挑戰(zhàn)性的課題。

除了存儲發(fā)動機(jī)驅(qū)動發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能和從制動能量中回收的電能，混合動力汽車的電池組更重要的是在快速加速過程中為電機(jī)提供瞬時大驅(qū)動電流，并與發(fā)動機(jī)一起為汽車提供最大的加速性能。因此，混合動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。

對于插電式混合動力汽車的電池組來說，其功能不僅僅是儲存發(fā)動機(jī)驅(qū)動發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能和制動能量回收的電能，更重要的是儲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。

對于一般的混合動力汽車，由于鋰電池組容量小、電池數(shù)量少、電池能量密度相對較低、發(fā)熱量低，一般采用主動風(fēng)冷對其進(jìn)行冷卻。

●噪音較低的電機(jī)

GRE混合動力系統(tǒng)的最新一代電機(jī)用于其新的混合動力/插電式混合動力汽車。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)運行時的噪音。

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)展的一個重要方向。凱迪拉克CT6插電混動版永磁同步電機(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高溫退磁敏感的邊界部位。異步電動機(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。這是因為當(dāng)大電流流過定子線棒繞組時，繞組的高頻振動較小，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車的發(fā)動機(jī)艙內(nèi)部，你會發(fā)現(xiàn)主流混動車的發(fā)動機(jī)艙右側(cè)有一個長方形的盒子。這個盒子是一個電機(jī)控制器，可以把電池組的高壓DC轉(zhuǎn)換成驅(qū)動電機(jī)的三相交流電。

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

全文摘要:

最新的通用混合動力系統(tǒng)和插電式混合動力系統(tǒng)使用多組行星齒輪在電機(jī)和發(fā)動機(jī)之間分配動力。相比目前國內(nèi)在售的僅使用一套行星齒輪進(jìn)行動力分配的豐田混動車，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力系統(tǒng)更加集成化。全新君越混動版和邁銳寶XL混動版將電機(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插電式混動版，集成了5個離合器、3組行星齒輪和2個電機(jī)，保持了與普通8AT自動變速箱相同的長度，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，減少電池數(shù)量，減少焊接節(jié)點數(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系統(tǒng)。想了解更多別克全新君越混動版、雪佛蘭邁銳寶XL混動版、凱迪拉克CT6插電式混動版的實用駕駛體驗，請繼續(xù)關(guān)注我們即將發(fā)布的評測試駕文章。

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