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    『汤叔解惑』通用Voltec双行星齿轮混动技术详解

    发表时间:2019-09-30 信息来源:www.pibcuiaba.com 浏览次数:1585

     

    我想在昨天分享原始电状态

    在美国阵营中,通用汽车是最早采用新能源的汽车公司。早在1990年代,通用汽车就设计并制造了带有通用汽车徽标的纯电动汽车。但是,由于当时的高成本和有限的性能,根本没有商业价值,因此没有大规模的生产和销售。但是,从概念上看,通用性非常高,汽车的电气化概念始于1990年代。同时,丰田将以燃料为基础的Prius推向市场,并取得了巨大的成功。在2008年金融危机之后,通用汽车在经济放缓后立即开始开发新能源汽车。

    从1990年代开始,2008年之后,电池电力驱动技术和三电力系统的制造成本都发生了巨大变化。伴随着特斯拉的崛起和电动汽车的商业化,通用汽车开始大量投资于新能源技术的研发。这与丰田在1990年代对普锐斯的初步投资不同。如果丰田的普锐斯(Prius)成为更加节油的燃油汽车,那么一系列多功能的电动技术正在酝酿中。 2012年后,通用汽车的雪佛兰开始在电气化道路上工作,并在新能源技术路线选择上推出了扩展混合动力混合动力车型Volanda,纯电动车型Bolt和一系列混合动力车型。步行,投入巨资尝试犯错。本期专栏文章介绍了通用汽车已开发出两代且已广泛使用的Voltec混合动力技术。

    ▲两套行星齿轮机构,两套离合器和一个单向离合器动力分配系统

    该Voltec混合动力系统的核心由两组行星齿轮组成。如上所示,行星齿轮1和行星齿轮2分别是两个电动机,以实现动力分配。这两个电动机在Voltec系统中分别称为MGA电动机和MGB电动机。 MGA电机功率较小(小型电机),仅为48 kW,最大扭矩为118 km2。它主要用于发电和驱动。 MGB电动机具有大功率(大型电动机),最大功率为87 kW,最大扭矩为280 km2。主要用于车辆行驶,减速时还可以实现制动能量的回收和发电。

    混合动力系统配备了直列四缸发动机,最大功率为75 kW,最大扭矩为140 km2。 MGA和引擎之间的耦合与我在上一篇专栏中介绍的Hybrid混合系统非常相似。发动机的动力输出到环形齿轮,然后动力通过行星齿轮转移到行星齿轮架和太阳齿轮。行星齿轮架与传动轴相连,动力直接输出到车轮。太阳齿轮与MGA连接。

    像丰田的混合动力系统一样,发动机的动力由行星齿轮1转移,行星齿轮1可用于驱动车辆和MGA电动机同时发电。由于与普锐斯具有相同的速度耦合模式,因此发动机可以以任何速度进行干预,并且发动机速度无需与车轮速度同步。这样,经济性类似于丰田普锐斯的经济性,也就是说,发动机始终可以保持经济速度来发电和驱动车辆。

    该系统的最大区别在于,MGB电动机(大型电动机)与驱动系统的联接仍采用速度联接。这与丰田普锐斯MG2电动机使用的扭矩联轴器形成了鲜明的对比。我们知道,因为Toyota Hybrid的主马达与车轮牢固连接(没有行星分流器,即扭矩耦合),所以主马达的速度必须与车辆的速度成正比。通用的Voltec主电机MGB仍通过行星齿轮将动力转移至传动系统。

    这里最微妙的设计是,Voltec不仅为MGB电机增加了行星齿轮2,而且还在行星齿轮2的外齿圈上增加了离合器(离合器1)和制动器(离合器2)。离合器(离合器1)可以控制外齿圈的动力与行星齿轮1的太阳轮连接或断开。行星齿轮2的外齿圈可以通过制动器(离合器2)固定,从而实现单一的齿轮比。扭矩耦合。当制动器固定在外齿圈上时,MGB电动机的动力传递到太阳轮,然后行星齿轮旋转,动力通过固定的传动比传递到行星齿轮架,最后传递到车轮以实现扭矩耦合。

    当行星齿轮2的离合器(离合器2)松开并且离合器(离合器1)打开时,MGB电动机的部分动力可以被分流到行星齿轮1的太阳轮,从而不需要跟上车轮速度,就可以实现速度。耦合。因此,Voltec的最大优势在于其主电机MGB可以实现速度耦合和扭矩耦合。当需要大功率低速加速时,MGB可以在相对有效的速度范围内实现扭矩耦合,并与轮速同步运行,以实现功率与发动机功率和MGA电机功率的叠加。当车速处于电动机速度的非经济速度范围内时,MGB可以通过速度联轴器实现功率分配,从而将电动机速度保持在最经济的速度范围内,并节省能源。

    当MGA参与驱动时,外环齿轮会由于行星齿轮的作用而倒车(类似于Toyota的Hybrid,但由于电机,发动机和变速箱系统的齿轮位置不同,Toyota的电动倒车我在上一专栏中介绍的MG1发电机)和Voltec环直接连接到发动机。为了防止发动机在纯电动模式下倒车,在发动机和外圈之间放置了一个发动机。对于离合器(图中的Ratchet离合器),发动机不会倒档或超速。这意味着,Voltec的电气性能不受行星齿轮转速的限制,从而提高了纯电动行驶的速度。

    ▲通用汽车虽然配备了两个电机和两组行星齿轮,但仍将系统重量控制在119kg,这是值得称赞的。

    ■摘要

    一般来说,该系统在MGA发电机级的基本原理与丰田Prius类似,除了连接到发动机和驱动轴的行星齿轮与丰田不一样。该系统最大的特点是采用同一组行星齿轮与主行走电机MGB电机连接。通过离合器和制动器的控制,可以实现速度耦合,实现转矩耦合。这使得系统的控制模式非常丰富,能够适应不同工况的需要,即,发动机的叠加释放和双电机功率可以实现210千瓦(285马力)538纳米的强大功率输出,并且发动机和主马达MGB可以保持在最经济的速度范围通过速度耦合。

    本文为第一作者原创,未经授权不得转载

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    在美国阵营中,通用汽车是最早接受新能源的汽车公司。早在上世纪90年代,通用汽车就设计制造了带有通用标志的纯电动汽车。然而,由于当时成本高,性能有限,根本没有商业价值,所以没有大规模生产和销售。但从概念上看,通用性非常先进,汽车的电气化概念始于上世纪90年代,与此同时,丰田将以燃油为主的电力为辅的普锐斯引入市场,并取得了巨大的成功。2008年金融危机后,通用汽车在经济放缓后立即开始开发新能源汽车。

    从1990年代开始,2008年之后,电池电力驱动技术和三电力系统的制造成本都发生了巨大变化。伴随着特斯拉的崛起和电动汽车的商业化,通用汽车开始大量投资于新能源技术的研发。这与丰田在1990年代对普锐斯的初步投资不同。如果丰田的普锐斯(Prius)成为更加节油的燃油汽车,那么一系列多功能的电动技术正在酝酿中。 2012年后,通用汽车的雪佛兰开始在电气化道路上工作,并在新能源技术路线选择上推出了扩展混合动力混合动力车型Volanda,纯电动车型Bolt和一系列混合动力车型。步行,投入巨资尝试犯错。本期专栏文章介绍了通用汽车已开发出两代且已广泛使用的Voltec混合动力技术。

    ▲两套行星齿轮机构,两套离合器和一个单向离合器动力分配系统

    该Voltec混合动力系统的核心由两组行星齿轮组成。如上所述,行星齿轮1和行星齿轮2分别实现两个电动机的动力分配。这两个电动机在Voltec系统中分别称为MGA电动机和MGB电动机。 MGA电动机功率小(小型电动机),仅48 kW,最大转矩118 Nm,主要用于发电,也可用于驱动; MGB电机功率大(大型电机),最大功率87 kW,最大扭矩280牛米主要用于驱动车辆,在减速时还可以产生制动能量回收功率。

    该发动机配备了直列四缸发动机,最大功率为75 kW,最大扭矩为140 Nm。 MGA与发动机的耦合与我在上一篇专栏中介绍的Toyota Hybrid混合动力系统非常相似。发动机的动力输出到外齿圈(环形齿轮),然后再将动力分配到行星齿轮架和太阳轮。行星齿轮架连接至驱动轴,动力直接输出至车轮。太阳齿轮已连接至MGA。

    就像丰田的混合动力混合动力系统一样,发动机的动力由行星齿轮1分配,行星齿轮1可以用来驱动车辆,同时驱动MGA电动机发电。得益于与普锐斯相同的速度耦合,发动机可以以任何速度进行干预,并且发动机速度不必与车轮速度同步。这样可以实现与丰田普锐斯(Prius)相似的经济性,这意味着发动机始终可以以经济的速度保持动力并驱动车辆。

    该系统的最大区别在于,MGB电动机(大型电动机)与驱动系统的联接仍采用速度联接。这与丰田普锐斯MG2电动机使用的扭矩联轴器形成了鲜明的对比。我们知道,因为Toyota Hybrid的主马达与车轮牢固连接(没有行星分流器,即扭矩耦合),所以主马达的速度必须与车辆的速度成正比。通用的Voltec主电机MGB仍通过行星齿轮将动力转移至传动系统。

    这里最微妙的设计是,Voltec不仅为MGB电机增加了行星齿轮2,而且还在行星齿轮2的外齿圈上增加了离合器(离合器1)和制动器(离合器2)。离合器(离合器1)可以控制外齿圈的动力与行星齿轮1的太阳轮连接或断开。行星齿轮2的外齿圈可以通过制动器(离合器2)固定,从而实现单一的齿轮比。扭矩耦合。当制动器固定在外齿圈上时,MGB电动机的动力传递到太阳轮,然后行星齿轮旋转,动力通过固定的传动比传递到行星齿轮架,最后传递到车轮以实现扭矩耦合。

    当行星齿轮2的离合器(离合器2)松开并且离合器(离合器1)打开时,MGB电动机的部分动力可以被分流到行星齿轮1的太阳轮,从而不需要跟上车轮速度,就可以实现速度。耦合。因此,Voltec的最大优势在于其主电机MGB可以实现速度耦合和扭矩耦合。当需要大功率低速加速时,MGB可以在相对有效的速度范围内实现扭矩耦合,并与轮速同步运行,以实现功率与发动机功率和MGA电机功率的叠加。当车速处于电动机速度的非经济速度范围内时,MGB可以通过速度联轴器实现功率分配,从而将电动机速度保持在最经济的速度范围内,并节省能源。

    当MGA参与驱动时,外环齿轮会由于行星齿轮的作用而倒车(类似于Toyota的Hybrid,但由于电机,发动机和变速箱系统的齿轮位置不同,Toyota的电动倒车我在上一专栏中介绍的MG1发电机)和Voltec环直接连接到发动机。为了防止发动机在纯电动模式下倒车,在发动机和外圈之间放置了一个发动机。对于离合器(图中的Ratchet离合器),发动机不会倒档或超速。这意味着,Voltec的电气性能不受行星齿轮转速的限制,从而提高了纯电动行驶的速度。

    ▲通用汽车虽然配备了两个电机和两组行星齿轮,但仍将系统重量控制在119kg,这是值得称赞的。

    ■摘要

    通常,此系统在MGA发电机级别上的基本原理与丰田普锐斯相似,但与电动机和驱动轴相连的行星齿轮与丰田不同。该系统的最大特点是,它使用同一组行星齿轮与MGB电动机(即主行驶电动机)连接。通过离合器和制动器的控制,可以实现速度联接,并且可以实现扭矩联接。这使得系统的控制模式非常丰富,可以适应不同工作条件的需求,即发动机的叠加释放和双电动机功率可以实现210 kW(285 hp)538 Nm的强大动力输出,并且可以通过速度耦合将发动机和主马达MGB保持在最经济的速度范围内。

    本文是第一作者的原创文章,未经授权不得复制。

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