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Volt海外试驾事故引发了海外媒体与通用汽车关于产品最终属性的争论。这种将于2021年引入中国的模式也备受关注。在国家大兴新能源汽车政策的关键时刻,关于Volt到底是纯电动汽车还是混合动力汽车的争论引起了轩然大波,通用汽车也很快给了我们相应的回复和技术解释。那么,这些解释能帮助我们认识伏瓦兰达的真实本质吗?通过我们的分析解读,告诉你事件背后的真相!
◆工作模式和结构介绍
对于Volt的工作模式介绍,可以结合官方文件的描述进行初步了解:
官方描述:
沃尔泰克电气传动系统介绍
对于通用雪佛兰Volt Voltec电驱动系统的R&D工程师来说,超越客户需求是他们的首要目标。由于Volt是汽车行业首款增程式电动车,因此开发团队致力于让Volanda的客户在电动和增程式驾驶模式下都能体验到最高效、最有趣的驾驶体验。
大多数由电池驱动的电动汽车使用带有固定变速箱的单个电机来降低电机的速度,并使其与车轮速度同步。雪佛兰Volt则不同。它采用了独特的电驱动装置,提高了车辆的驾驶效率。当接近最大速度时,任何电机的效率都会降低。伏特的电驱动系统包括两个电动机、三个离合器和一个行星齿轮组。这种行星齿轮组可以降低电机的总转速,从而提高车辆的整体驱动效率。这种配置可以减少车辆在高速公路上行驶的电池损耗,使电动车多行驶两英里。
Volt的电机和齿轮组与业界首款增程内燃机同轴安装。根据驱动方式的不同,其中两个离合器或者是用来锁紧行星齿轮组上的行星齿圈或者是将其行星齿轮与发电机/电动机连接。第三离合器用于连接内燃机和发电机/电动机,使车辆可以继续行驶。这种创新的驾驶系统有以下四种主要操作模式:
电驱动模式下的低速单电机驱动模式
在这种模式下,在低车速和快速加速时,主电机用储存在电池中的能量提供所有驱动力。此时,行星齿圈被锁定,发电机/电动机与内燃机和行星齿轮组分离。主电机最大功率111 kW,低速时可平稳提供高达368 Nm的最大扭矩,为车辆提供稳定强劲的加速。
高速双电机驱动模式
当车速增加时,行星齿圈与发电机/电动机耦合。此时,发电机/电动机作为系统中的小型电动机运行,与主电动机同时工作,提供高效率的动力输出。Volt的R&D团队使用发电机/电动机作为小型电动机,并与主电动机一起工作,从而降低主电动机在高速行驶时的速度,因此这款车在高速公路上以纯电动模式行驶时可以多行驶两英里。
增程模式下的低速单电机驱动模式
当电池能量耗尽时,Volt的1.4L内燃机通过第三离合器连接到发电机/电动机。在车速低、加速快的情况下,Volt完全由主电机驱动。此时,行星齿圈和发电机/电动机之间的连接被切断。由内燃机驱动的发电机/电动机和电池共同为主电动机提供动力。通常情况下,由内燃机驱动的发电机/电动机将保持电池处于最小充电状态,以进行增程行驶。
因为给Volt充电最有效的方法是将其连接到电源插座上给电池充电,所以发电机/电动机仅用于保持电池处于最低充电状态。如果车辆加速时,或者车辆行驶在山区,电池电量低于总电量的45%时,电池电量降至最低充电状态,发电机/电动机将对电池进行充电,使其达到电池的最低充电状态,并保持该状态。
高速双电机驱动模式
纯电驱动模式下的高速双电机驱动也用于增程行驶。离合器发电机/电动机与内燃机和行星齿圈连接,使内燃机和两个电动机共同工作,通过行星齿轮组驱动Volt电动车。所有的驱动能量通过行星齿轮聚集在一起,传递到最终的驱动系统。
无论采用哪种驱动方式,Volt始终由主电机驱动。因此,内燃机只有在主电机工作时才能驱动车辆。为了使行星齿轮组传递扭矩,必须锁定行星齿圈、太阳齿轮和行星齿轮架三个元件中的至少一个。因为没有离合器可以锁定太阳齿轮,所以主电机对于提供驱动车辆所需的反作用扭矩至关重要。
这种独特的驱动装置使Volt 的电池效率比仅使用单个牵引电机的情况提高了10%-15%。此外,即使在长时间行驶的状态下或紧急加速的情况下,Volt也可以通过使用大容量电池为驾驶员提供精彩的驾驶体验。
找出真相:全面分析/讨论◆发现真相:综合分析解读
特殊行星齿轮机构
通用4ET50电驱动模块
看完官方介绍,了解大致组成后,我们再来进一步分析Volt Volanda的驱动模块。所有的电动车都需要一个减速机构来匹配驱动桥的档位速度,这也起到了放大扭矩的作用。Volt的4ET50驱动装置采用了行星齿轮结构,这个机构引发的争议与这个机构有关。
事实上,使用行星齿轮作为电机减速机构的设计并不仅限于Volt。搭载丰田第二代混动系统的雷克萨斯LS(查成交价|参配|优惠政策)600hL的电机部分也采用了行星齿轮减速机构。
ET 4ET50行星齿轮结构简化示意图
在这种行星齿轮机构中,主电机直接与太阳轮连接,齿圈可以通过两套离合装置分别与发电机/电机锁紧或连接。
发动机真的参与了驱动!
引起争议的是前面介绍的第四种工作模式——增程模式下的双电机驱动模式。国外汽车媒体认为,在这种模式下,发动机直接参与驱动,通过一定的机械连接将动力传递给前轴。在官方的三点答复中,第二点是“Voltec电驱动系统中的1.4L增程内燃机与车辆的主动挡没有直接的机械连接。”描述直接驳斥了这种说法。
在官方数据中,增程模式下的高速行驶被描述为“纯电驱动模式下的高速双电机驱动模式也用于增程行驶。”但仔细考虑后可以发现,增程模式下的“双电机驱动”与纯电动模式下的“双电机驱动”不同,发电机/电动机在这两种模式下的作用也不同!
电动模式下,发电机/电动机与发动机无连接,由电池组提供动力,以电动机的形式驱动齿圈,与主电机太阳轮转速有叠加作用,共同驱动行星齿轮架转动,将动力输出到前轴。
在增程模式下呢?我们要知道此时发动机和发电机/电动机已经接合,发动机的动力驱动发电机/电动机的转子产生电能给电池充电,为主电机提供能量。此时,发电机/电动机的身份是一台被动运行的发电机!
也就是说,在这种情况下,驱动行星齿圈的不是发电机/电动机,而是驱动发电机/电动机转子旋转的1.4L自然吸气发动机,通过两套离合器间接驱动行星齿圈。这不是机械连接吗?官方回复的第二点说“没有直接的机械连接”。如果用依靠摩擦传递动力的离合器和刚性发电机转子,怎么可能不是机械连接?
当然,这里需要注意的是,发动机在驾驶过程中并不是主导作用,而只是助推作用。需要知道的是,1.4L自然吸气发动机在功率和扭矩输出方面是无法和111 kW、368 Nm的大功率主电机相比的。
发动机不能直接驱动车辆!
争论的另一个焦点是由发动机参与驾驶引起的。有媒体猜测,Volt Volanda的发动机具有直接驱动车辆的能力。对此,通用汽车在第一次回复中明确写道:“没有主电机提供的动力,Voltec电驱动系统将无法工作;在主电机无法正常运转的情况下,Voltec驱动系统中的增程内燃机无法单独驱动车辆。”这句话经得起推敲吗?
通用汽车没有在这个论点上撒谎。数据显示,连接到主电机的太阳齿轮没有锁紧装置。当主电机不工作时,其转子处于自由状态。根据行星齿轮机构的特点,太阳齿轮在自由状态下的阻力比行星齿轮架连接到驱动轴上的阻力小得多。我们几乎可以认为行星齿轮架相当于一个固定状态。这时,即使发动机带动行星齿圈转动,也得到结果。因此,当主电机不运转时,发动机根本无法向前轴输出动力。它不是像普锐斯(查成交价|参配|优惠政策)那样的并联混合动力汽车,Volt的1.4L发动机也不能独立驱动车辆。
从这个角度来看,Volt确实是一款完全由电动机驱动的汽车。所以,对于通用的官方回复和外媒的说法,我们可以得出这样的结论:发动机确实参与了驾驶,但发动机不具备自主驾驶车辆的能力。
那么,它应该属于电动车吗?还是作为混合动力汽车?我们可以在下面一起讨论。
◆主题和讨论
这是什么?
通用伏特沃兰达定位为“增程式电动车”,其实并没有错。依靠发动机提供电能的“增程”效果,行驶里程从64公里左右扩展到近500公里,实现了常规动力汽车的续航里程,是一个非常灵活的概念,也是一个理念上的创新。
但如果涉及到“纯电动汽车”的概念,Volt的特性就不够匹配。“纯电动汽车由电动机提供动力,不会产生新的污染……”从专家对纯电动汽车的定义中不难看出,仍然使用传统化石燃料发动机的Volt,并不能归为“纯电动汽车”。如果去掉汽油发动机,Volt就能成为真正的纯电动汽车。目前看来,根据Volt的特点将其归类为PHEV似乎是最合适的方式。
在我看来,沃兰达确实是一个非常特殊的情况,与现在流行的弱混模式完全相反,比如常规发动机+启停装置/低功率电机。相反,发动机成了陪衬,在电动汽车中可以算是“轻混”车型。
期待拆解和发现更多
单纯基于技术数据的分析,与实物的拆解相比,总是不够全面。Volt与Cruze同平台带来的实际驾驶体验及其在经济性上的表现,有别于常规汽车的动力系统和底盘布局,都是期待我们亲身体验的。希望2021年Volt Volanda登陆中国时,他能带着这款先进的Voltec驱动模块来到车168,让我们亲眼看到通用汽车在新能源技术领域的技术结晶。
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