廣汽G-MC雙電機混動系統是一款擁有完全自主知識産權的混合動力機電耦合系統,是廣汽混合動力整車最核心的零部件。當前量産的為第一代G-MC,匹配1.5ATK發動機已搭載廣汽傳祺3款PHEV車型(GA3S PHEV、GA6 PHEV、GS4 PHEV)。同步廣汽正在進行第二代G-MC産品開發,預計将于2019年底量産,結構、性能與成本都将得到優化。
第一代G-MC機電耦合系統解析
廣汽第一代G-MC混合動力汽車系統方案如下,包括發動機、耦合機構、高壓電池、整車控制器、電機控制器、耦合控制器等。
G-MC系統将發電機、驅動電機、離合器、傳動齒輪以及差減集成為一體。該方案采用發動機與發電機同軸、雙電機并排布置的結構,單速比傳動,通過離合器/制動器的控制實現純電動、増程、混動、直驅四種模式,滿足各種整車工況的高效運行需求。
發動機及驅動電機參數如下:
G-MC系統原理圖如下:
工作模式:
1、純電模式:
離合器處于分離狀态,發動機和發電機不工作,驅動電機工作,能量全部來源于動力電池,此時功率流經由中間軸、主減速齒輪傳遞至車輪。該模式用于動力電池SOC高于一定值時。
2、增程模式:
離合器處于分離狀态,發動機啟動,驅動發電機發電,一部分用于電池充電,一部分用于給驅動電機供電驅動電機驅動車輛行駛;該模式用于SOC較低時或急加速需求扭矩較大的行駛工況的低速行駛工況。在增程模式下,發動機轉速與車速解耦,可以實現發動機最優控制。
3、混動模式:
離合器結合,發動機輸出動力部分驅動發電機發電,部分輸出與驅動電機動力耦合,最後輸出到差減,驅動車輛行駛;該模式用于SOC較低時的高速行駛工況。
4、直驅模式:
離合器接合,發電機和驅動電機空轉,發動機高效區域運行,直接驅動車輛行駛,該模式應用在高速巡航時的工況。
G-MC系統内部結構如下:
主要部件及功能:
1、電機:
G-MC集成的電機包括驅動電機和發電機,采用油冷技術;雙電機采用并排布置;發電機由發動機驅動發電給動力電池充電或為驅動電機供電;驅動電動經傳動系驅動車輛行駛。電機其工作電壓範圍為220V-460V,瞬時電流為350A。
2、傳動系(齒輪、軸、軸承、P檔):
傳動系實現将驅動電機、發動機動力耦合輸出到驅動軸;P檔機構通過鎖止驅動電機輸出軸,實現P檔駐車;當配置離合器時,中間軸大齒輪同時與驅動電機輸出軸齒輪和離合器從動齒輪齧合;當無離合器時,發動機無動力輸出到傳動系。
3、離合器:
離合器位于扭轉減振器與發電機之間,為濕式多片離合器;離合器主動部分與輸入軸相連,從動部分與中間軸齒輪相連,離合器總成與輸入軸及軸承組成離合器組件;通過控制離合器的接合與分離,控制發動機動力是否輸出到車輪參與驅動,從而實現驅動模式的切換。
4、液壓系統:
液壓系統由液壓模塊、雙泵系統(電動泵 機械泵)、吸濾器組成。液壓系統的功能是離合器結合壓力控制;離合器冷卻潤滑;發電機/電動機定子與轉子的冷卻潤滑;齒軸系統潤滑。(殼體組拟采用飛濺潤滑與分流部分電機冷卻油液進行強制潤滑,無需液壓模塊進行專門針對性設計)。
5、 G-MC系統耦合控制器( CCU):
CCU功能有:通過控制電子機油泵建立主回路油壓和流量;通過控制電磁閥VBS調節電機冷卻流量;根據油壓傳感器和轉速反饋,通過控制電磁閥VFS實現離合器的開合;監控系統的油壓和油溫。
6、集成電機控制系統:
集成電機控制器是集成了ISG(發電機)、TM(驅動電機)及DC/DC三合一的控制器,其工作電壓範圍為220V-460V,工作電壓範圍為220V-460V,瞬時最高電流為445A。集成電機控制器包括控制電路、功率驅動單元、DC/DC、高低壓接插件、内部線束和所有相關的軟硬件等。集成電機控制器作為發電機和驅動電機的控制器,并集成了DC/DC,是一款雙電機控制器。
第二代G-MC機電耦合系統開發
據悉第一代機電耦合系統匹配的是1.5ATK的發動機,已無法滿足國六排放需求。而正在開發的第二代産品(G-MC2.0)則是基于G-MC1.0系統,匹配新的1.5TM的發動機,匹配新的速比,對零部件進行升級優化,目前已開發至C樣機階段,計劃2019年底上市銷售。
今年6月份,廣汽自主研發的 1.5T缸内直噴米勒循環全鋁發動機(1.5TM)已經順利通過量産評價會,正式步入量産階段。采用三缸結構,擁有GCCS燃燒控制技術、350bar缸内直噴系統、mile循環、電控廢氣渦輪增壓、缸蓋集成排氣歧管、超低摩擦、全可控水冷中冷技術、低慣量高脈沖增壓器等先進技術,熱效率達到38.5%,可滿足國6b排放标準。
從技術優化方向看,第一代G-MC産品的總體性能與可靠性表現良好,但仍然存在成本高、重量大的問題,那麼新一代升級産品則主要優化上述問題,同時優化電機系統和液壓控制系統,提升整體性能。
在電機系統方面,延續集成式雙電機系統,實現雙電機純電驅動,拓展系統的工作模式。電機本體采用油冷式,集成于機電耦合系統本體中,并且采用方形導線技術,提升電機電壓,提高發電機轉速,減小電機體積,使得整個機電系統更加緊湊高效。
在控制系統方面進一步集成化,将電機控制器在布置方式上與機電耦合系統集成,以減少電機控制器與機電耦合系統之間的連接線,進一步提升機電耦合系統的集成度;同時還将液壓系統控制、駐車機構控制等集成至電機控制器,提高系統整體的集成度,以達到降低重量和成本的目的。據評估,新一代G-MC成本将降低30%左右。
另外,第二代G-MC将基于一套技術完成HEV/PHEV車型的應用開發,同時并行開發大扭矩版本(匹配2.0TM)和小扭矩版本(匹配1.5TM),覆蓋廣汽傳祺全部整車平台。其中匹配1.5TM發動機将主要适配中小型HEV/PHEV車型,匹配2.0TM發動機将主要适配大型HEV/PHEV車型。
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