別克VELITE5動力平順油耗低的秘訣

隨著別克VELITE5的上市， EREV增程式電動汽車的新穎概念改變了大家對新能源車的認知。結合了BEV和HEV的優點，同時在PHEV的基礎上進一步提升了純電續航里程和駕駛體驗。這也正符合下圖通用提出的新能源車型在提供智能電氣化、高效、節能和環保等優勢的同時任然兼顧駕駛樂趣和安全舒適「EVness」理念。那麼它動力平順油耗低的秘訣又是什麼呢？接下來隨著小星一起來了解一下細節吧。

↑別克針對新能源車型引入EVness理念

通用第二代Voltec電子驅動系統有一個非常鮮明的特點。那就是整個系統的平順性。如下為相關車速與加速度關係圖。可見紅色部分對應的電子驅動系統由於其連續可變的特性，相較傳統的6AT變速箱能夠在全車速範圍內提供良好的平順性。同時不管發動機是否啟動，其整車的駕駛舒適度和加速性能是基本相同的。不會出現某些車型感覺很明顯的有電時如虎，無電時像貓的感受。

↑別克智能電驅系統與傳統6AT的換擋比較

其秘訣之一就是別克VELITE5的這套混合動力系統。其核心包括位於車頭部的電驅動模塊以及1.5L發動機和位於車身中部延伸至尾部的T形大容量高性能鋰電池系統。

↑別克VELITE5 增程式混合動力總成

別克VELITE5的電池可由外部電網通過充電器充電，也可以通過電機回收制動能量或者通過發動機發電對電池組充電。車輛行駛可以由純電驅動或者發動機通過齒輪組和電機配合驅動車輪。其他車內的傳統低壓負載則由DCDC轉換器模塊將電池的高壓轉換成低壓供電。

↑別克VELITE5 驅動系統組件

EREV最大的特點是相比傳統PHEV純電歷程更長，純電模式驅動系統性能更強。

↑插電式混動PHEV和增程式混動EREV對比表

當車載電池組有電的情況下，車輛可以達到完全的性能，發動機可僅在電池組低電量的情況下介入。EREV在電池組有電的情況下，應對各種工況包括高速行駛時的全力加速發動機都不需要啟動。此時車輛工作在純電模式下，對應荷電消耗Charge Depletion(CD)工作模式。而進行長途城際旅行時，別克VELITE5又可以在電池電量較低時啟動發動機，將綜合續航里程擴展至768公里。從而有效消除純電里程的焦慮。此時車輛工作在增程模式下，對應荷電保持Charge Sustaining(CS)工作模式。

↑別克VELITE5n純電模式和增程模式示意圖

下圖為對應的別克VELITE5 電量消耗模式與電量保持模式工作區間示意圖。它更詳細的解釋了電池電量與工作模式的對應關係。去除電池工藝所需的電池電量全滿和全空的兩段不可用限制區間。有超過70%的電量區間可用於車輛純電行駛，處在荷電消耗模式。從而滿足大部分日常使用工況。當長途旅行電池電量較低時，車輛進入增程行駛發動機啟動，處在荷電保持模式。此時正常情況下電池就會不斷維持在一個平衡的綠色區間內。智能電量管理系統會監控電池組電量是否進入過低的紅色能量耗盡區域。對應的進行相應診斷和報警。

↑別克VELITE5 電量消耗模式與電量保持模式工作區間示意圖（來自GM SAE論文）

其秘訣之二就是別克VELITE5採用的EREV增程型電驅系統。特別所搭載的專為混合動力開發的1.5L自然吸氣直噴發動機。該系統連續兩年上榜沃德十佳發動機。讓我們來看看這款發動機的過人之處吧。

↑通用EREV增程型電驅技術n連續兩次被評為沃德十佳動力總成

雖然別克VELITE5大部分時間可以工作在純電模式下，但基於不算太大的30L容量油箱提供更長的綜合續航里程，別克引入了一款高效的小排量汽油直噴發動機。這款1.5L的自然吸氣發動機，配合電子可變驅動系統可達到768公里的綜合續航里程。

該發動機擁有高達12.5的壓縮比，配合集成排氣歧管、兩級可變機油泵、外部冷卻加內部循環EGR系統以及帶有LIVC（進氣門延遲關閉）的DVVT技術。

↑別克VELITE5n配備的1.5L 第二代Voltec發動機

這款發動機沿用通用第二代Voltec發動機的技術特點，包括寬調節範圍的凸輪軸正時DVVT系統（High-Authority Dual Cam Phasing with Retard Park Position，改善了靜音、油耗和排放）、外部冷卻型廢氣再循環EGR系統（External Cooled EGR，改善了油耗）、為混合動力工作模式而設計的內燃系統（Combustion System Designed for Hybrid Operation，改善了油耗）、集成式排氣管（Integrated Exhaust Manifold，改善了油耗、排放和體積）、電子節溫器（Electric Thermostat，改善了升溫至最佳工作區的時間）、分體積緊湊耦合催化器SVCC （Split Volume Common Can Converter，改善了升溫至最佳工作區的時間）和旁軸可變流量機油泵（Off-Axis Variable Oil Pump，改善了發動機長度、油耗和靜音）。

↑通用第二代Voltec發動機的技術特點

其關鍵技術外部冷卻型廢氣再循環EGR系統的細節可參考下圖。排氣通過電控閥進入液冷冷卻器進行降溫後回到進氣歧管。這個外部冷卻型廢氣再循環EGR系統從發動機的排氣側繞發動機一周回到進氣側。具有非常高的集成度。

↑通用第二代Voltec發動機配備的外部EGR系統

↑通用第二代Voltec發動機配備的外部EGR系統示意圖（左，發動機排氣側；右，發動機進氣側）

如上提到的使得這款發動機具有非常高效率的兩大關鍵技術來自進排氣正時獨立可調的DVVT以及外部冷卻EGR系統。如下列出了不同發動機負荷和轉速區間下DVVT和EGR工作模式對應關係。

當發動機工作在低負荷區Zone1時，DVVT系統會盡量讓系統處於LIVC（進氣門延遲關閉）狀態。即進入米勒循環，提高膨脹比，從而提升發動機效率。當發動機工作在中負荷區Zone2，且發動機轉速不高時，外部冷卻EGR系統打開工作，提高發動機節氣門全開wide-open throttle (WOT)的性能。當發動機轉速進一步提升至Zone3時，外部冷卻EGR系統停止工作，從而提高發動機的扭矩響應性能。當發動機工作在高負荷區Zone4時，DVVT系統提前正時，配合發動機提升相應的效率和扭矩表現。

↑通用第二代Voltec發動機LIVC和EGR對應發動機工況示意圖

綜上所述，別克VELITE5 EREV車型更偏向於EV車型特點，加入發動機來去除用戶的純電里程焦慮，並且滿足長途城際旅行的需要。同時能夠在全車速範圍內提供良好的平順性。不管發動機是否啟動，其整車的駕駛舒適度和加速性能是基本相同的。結合智能電驅系統和為混合動力專門設計的小排量發動機，使得VELITE5動力平順同時綜合油耗相當低。最後希望別克VELITE5 的EREV技術能夠成為一把打開未來美好生活的鑰匙，讓消費者能夠真正通過新能源享受科技帶來的生活便利。

↑別克VELITE5 汽車形鑰匙

參考文獻和擴展閱讀

SAE論文 SAE 2015-01-1272 通用高效增程式Ecotec小型汽油發動機內燃系統的開發Development of the Combustion System for General Motors High-Effciency Range Extender Ecotec Small Gas Engine

SAE論文 SAE 2015-01-1164 雪佛蘭Volt電氣化單元Chevrolet Volt Electric Utilization

SAE論文 SAE 2015-01-1152 新一代 「Voltec」 增程式電子驅動系統The Next Generation 「Voltec」 Extended Range EV Propulsion System

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