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荣威混动电池解析--“双芯、三核、八模”

发布时间:2017-08-08 00:58 | 来源:汽车销量网 | 浏览:

      1荣威e550混动技术概况
 
上汽在混动战略发展上的一个特点就是注重自主研发,其在电池、电控、电驱三大方面都是自主研发并掌握了核心技术,包括了电驱方面的电驱变速箱EDU、电池方面的电池集成和电池管理系统BMS方面的软硬件技术,以及电控方面的完备开发体系。
 
体系方面的事显然不是三言两语能说明白的,我们此次主要以荣威e550为例,从电池和电驱两个方面,看看其混动技术的特点。
 
荣威e550的混动技术简单来说可以总结为“双芯、三核、八模”,“双芯”指的是其既有汽油发动机,又有电动机两种动力系统;“三核”指的是其搭载1.5l VTI-tech汽油发动机、ISG(Integrated Starter Generator)启动和发电一体机、TM(Traction motor)牵引电机三核动力,“八模”指的是其带有7种驱动加上充电模式,共有8种运行模式。
 
据厂家资料显示,该车最高续航里程为600km,纯电模式下综合路况续航里程60km,综合油耗1.6L/100km。
 
光从动力参数上看,e550跟同级别的车型如比亚迪秦等相比,并不见得有什么优势,作为注重节能环保车型,e550显然是希望在节能方面做出成绩。e550带有同级别罕见的8种运行模式,面对不同的路况和用车环境,都能自动选择合适的工作模式。
 
       2电驱变速箱EDU
 
从挡把上看,e550的变速箱跟普通的自动挡车型类似,都是带有“P、R、N、D”的挡位,带有三种驾驶模式。但其实其内部跟一般的AT变速箱完全不同,除了有变速机构外,还集成了两个电机和两个离合器,下面一起看看其内部结构吧。
 
电驱变速箱EDU主要是集成了两个电机、两个离合器和一套2个挡位的齿轮组,等于是把动力单元和传动单元都集成在一起,混动系统中的两个电机都设置在这个变速中,整个单元重量大约在115kg,体积较小,位置就是布置在发动机的右侧。

从这个示意图可以看到,EDU跟发动机和电池等部件的连接关系,EDU布置在发动机的右侧,发动机跟ISG电机相连并通过C1离合器连接中间的齿轮组,中间是两挡齿轮组,再往右则是C2离合器和TM电机。
 
同时由于连接发动机的C1离合器是设定为常开,而连接主电机TM的C2离合器设定是常闭,可见该系统在多数电力充足的情况下都是倾向于以电动机驱动主,在电量低或者需要大扭矩的时候,才会需要发动机介入,这样的设计更接近电动车,减少发动机介入有利于降低油耗。
 
        1EDU变速箱拆解
 
液压模块可以说是整个电驱变速箱的“控制机构”,齿轮组换挡和两个离合器的开/闭都需要由液压模块提供压力来操作,其中液压模块集成的拨叉直接对齿轮组进行换挡操作。
 
从示意图可以看出,液压模块其实跟变速箱里的齿轮组和离合器都是有连接的,通过对液压的控制来实现对各部件的操作。
 
ISG电机跟发动机相连,两者通过C1离合器跟齿轮组连,在8种工况中,其实只有发动机驱动和能量回收两种模式下二者是不同步的,其余的6种模式都是“步调致”,由于C1离合器常开,ISG电机和发动机在纯电模式下都是不工作的。
 
两个电机都是采用了三相永磁同步电机,而ISG电机的功率和扭矩约是TM电机的一半左右,更多的是在担负辅助的角色,在车辆启动、怠速充电等不需要大功率的时候,则是由ISG电机来工作。
 
实际上e550是采用偏向电力驱动的设定,在电力足够的情况下都是由TM电机驱动,在电力不足的情况下TM电机其实也是会持续工作,跟发动机一起为车辆提供动力。

TM电机在结构上其实跟ISG电机基本相同,主要的差别其实是尺寸更大,功率更高。两者都是永磁同步电机,相比直流电机或者异步电机,永磁同步电机有着功率密高、重量轻、体积小和可靠性好等优点,在腾势、宝马i3等车型上也都采用的是永磁同步电机。

实际上C1和C2离合器都是干式离合器,有着免维护和无拖拽损失等优点,只是两者一个是常开,一个是常闭。变速箱正是通过控制这两个离合器的开/闭实现了不同模式之间的切换。
 
别看前面提到的“双芯、三核、八模”感觉似乎很复杂,到了齿轮轴系的部分则简化了许多,只设置了两个挡位,跟丰田的E-CVT相当于无极变速不同。
 
两个挡位使变速机构的变速范围增大,从而能够把发动机转速控制在经济油耗区,进一步优化发动机的燃油经济性。把两端的电机拆掉后,就能看到中间的齿轮组,可以分为三个部分输入轴、同步器和差速器。
 
输入轴上带有的两个挡位齿轮是这套系统的特点,依靠液压模块的拨叉进行挡位更换,根据不同的工况选择挡位,提升系统的动力经济性。两个电机同轴布置,整个EDU能够把体积重量控制到现在这种状态是该EDU的一大亮点。
 
       电驱动系统小结:

在电驱动技术方面,e550在软件和硬件上都做出了与众不同的设计,8种工作模式的设计能更好的覆盖日常用车情况,而且不需要人工选择,都是自动切换,有较好的实用性和便利性。而在硬件方面,上汽也是另辟蹊径,自主研发了集成两个电机和两个离合的双挡位电驱变速箱EDU,坚持原创的路线值得肯定。
 
       4电池系统简析
 
       1电池包简介
 
厂家一直都宣传旗下的电池包满足IP67的设计要求,在开始拆解电池包之前,不妨先看看上汽最近做的一个小实验,为了展示电池包的防水性能,厂家把e550的电池包整个泡在了鱼缸里,泡了5天,而鱼缸里一直在养鱼。我们达到活动现场的时候正好是第五天,到了可以捞出池,“开盖验货”的时候了。
       什么是IP67密封等级
       
       什么是IP67密封等级 
 
IP(INGRESS PROTECTION)防护等级系统是由成立于1906年的国际电工委员会(IEC)所起草,将电器依其防尘防湿特性加以分级。目前在布线行业最高实现的是IP67级别。
 
        6 灰尘禁锢:尘埃无法进入物体整个直径不能超过外壳的空隙。
 
       7 防短时浸泡:常温常压下,当外壳暂时浸泡在1M深的水里将不会造成有害影响。
 
虽然已经泡了5天,但当工程师通过电脑读取电池包的信息时,系统依旧显示正常,电池包内的绝缘项目仍是OK,说明并没有水进入到电池包内,而且电压电量等指标也是正常,接下来还是开盖吧。
 
虽然这个简单的小实验并不能说明这个电池包的防护等级就很高,但起码可以说明其实电动车也不一定怕水,哪怕整个电池都泡在水里,也未必会漏电。
 
       2电池种类解析
 
目前e550采用的是磷酸铁锂的电池,这种材料的优点就是电压稳定,安全度高,但是能量密度偏低。而将来e950将会采用镍钴锰酸锂电(以下简称三元锂电),这种材料目前正在被越来越多的电动车厂家采用,最大的优点是能量密度高,但是安全度不如磷酸铁锂,而且成本也更高。
 
上汽的工程师们则是会通过优化电池包的结构设计和BMS等方面,来提升安性。
 
能量密度高的电芯能够在有限的空间内布置总容量更大的电池组,这对车型续航能力和轻量化方面都有益处。同时更轻的电池组有利于加速和制动性能的优化提升,增强车辆的操控性
 
在电芯包的造型方面,目前e550和将上市的e950都将采用软包电芯,而纯电动车型则将采用方形硬壳电芯,相比之下还是方形硬壳电芯的成本更高,但更易于多个集成化和平台化。
 
汽的均衡技术也是一个亮点,电池均衡是BMS系统的一个重要功能,这个也可以理解成电池电量的均衡,因为电池包里各个电芯一致性存在差异,充电时导致最小容量电芯过充;放电时导致最小容量电芯过放;最终导致最小的电芯容量衰减更加厉害,进入恶性循环。
 
而电池均衡的作用就是保证电池在充放电过程中,充放电末期保证电芯之间的一致性。在同行业中很多厂家都还仅仅是以外接充电均衡为主的时候,上汽的BMS已经可以支持行车均衡/充电均衡/离线均衡,这种设计更有利于延长电池寿命。
 
未来BMS技术的发展,对于均衡功能的要求也会从目前的被动均衡,改进到主动均衡,简单来说现在的均衡操作是对电量多电池进行放电,达到电量均衡的目的,这样做其实是浪费电量的;而主动均衡则是可以做到将电量高的电池的电充到电量低的电池中,这样不会浪费电,而且更加高效。
 
       总结:

通过对上汽混合动力系统的拆解,可以看到上汽在涉及到新能源车核心技术的电池和电驱系统方面都有自己独立自主研发的技术,虽然都是第一代的产品,但是技术水平并不比同级别的竞品逊色,而且还有不少拥有专利的先进技术。其中电驱变速箱EDU可以说是颇具创新意识的计,集成了双电机两挡位的变速箱在中国品牌新能源车中比较特别。
 
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