自主研發核心科技 e550混動技術解析

05-29

自主研發核心科技 e550混動技術解析

　[汽車之家電動車技術] 2015年榮威e550在上海地區銷量達到1.17萬輛，這個銷量超過了同地區同級別的暢銷車朗逸。無可否認上海新能源牌照的誘惑讓許多消費者「不得不」選一款新能源車，然而為什麼會選e550呢？除了政策的照顧，這款車還有沒有特別的亮點值得體驗？答案是有的，而且還不少！上汽自主研發的混動技術採用的電驅變速箱EDU就屬於是行業內獨家的技術，有興趣的朋友一起來看看吧。

榮威e550混動技術概況

　上汽在混動戰略發展上的一個特點就是注重自主研發，其在電池、電控、電驅三大方面都是自主研發並掌握了核心技術，包括了電驅方面的電驅變速箱EDU、電池方面的電池集成和電池管理系統BMS方面的軟硬體技術，以及電控方面的完備開發體系。體系方面的事顯然不是三言兩語能說明白的，我們此次主要以榮威e550為例，從電池和電驅兩個方面，看看其混動技術的特點。

榮威e550的混動技術簡單來說可以總結為「雙芯、三核、八模」，「雙芯」指的是其既有汽油發動機，又有電動機兩種動力系統；「三核」指的是其搭載1.5l VTI-tech汽油發動機、ISG(Integrated Starter Generator)啟動和發電一體機、TM（Traction motor）牽引電機三核動力，「八模」指的是其帶有7種驅動加上充電模式，共有8種運行模式。據廠家資料顯示，該車最高續航里程為600km，純電模式下綜合路況續航里程為60km，綜合油耗1.6L/100km。

光從動力參數上看，e550跟同級別的車型如比亞迪秦等相比，並不見得有什麼優勢，作為注重節能環保車型，e550顯然是希望在節能方面做出成績。e550帶有同級別罕見的8種運行模式，面對不同的路況和用車環境，都能自動選擇合適的工作模式。

除了上面提到的6種模式外，e550還有發動機驅動模式(完全由發動機工作，兩個電機都不工作。)和一個外接充電模式。請大家留意上面提到的6種驅動模式中電機和發動機的工作情況，接下來的EDU拆解就可以對應不同的驅動模式了解EDU的工作原理。

電驅變速箱EDU

　　從擋把上看，e550的變速箱跟普通的自動擋車型類似，都是帶有「P、R、N、D」的擋位，帶有三種駕駛模式。但其實其內部跟一般的AT變速箱完全不同，除了有變速機構外，還集成了兩個電機和兩個離合器，下面一起看看其內部結構吧。

● 電驅變速箱EDU結構——雙核/雙擋/雙離合

電驅變速箱EDU主要是集成了兩個電機、兩個離合器和一套2個擋位的齒輪組，等於是把動力單元和傳動單元都集成在一起，混動系統中的兩個電機都設置在這個變速箱中，整個單元重量大約在115kg，體積較小，位置就是布置在發動機的右側。

從這個示意圖可以看到，EDU跟發動機和電池等部件的連接關係，EDU布置在發動機的右側，發動機跟ISG電機相連並通過C1離合器連接中間的齒輪組，中間是兩擋齒輪組，再往右則是C2離合器和TM電機。同時由於連接發動機的C1離合器是設定為常開，而連接主電機TM的C2離合器設定是常閉，可見該系統在多數電力充足的情況下都是傾向於以電動機驅動為主，在電量低或者需要大扭矩的時候，才會需要發動機介入，這樣的設計更接近電動車，減少發動機介入有利於降低油耗。

● 液壓模塊——整個電驅變速箱的「控制機構」

液壓模塊可以說是整個電驅變速箱的「控制機構」，齒輪組換擋和兩個離合器的開/閉都需要由液壓模塊提供壓力來操作，其中液壓模塊集成的撥叉直接對齒輪組進行換擋操作。

從示意圖可以看出，液壓模塊其實跟變速箱里的齒輪組和離合器都是有連接的，通過對液壓的控制來實現對各部件的操作。

● ISG電機和C1離合器——發動機的「好機友」

　　ISG電機跟發動機相連，兩者通過C1離合器跟齒輪組相連，在8種工況中，其實只有發動機驅動和能量回收兩種模式下二者是不同步的，其餘的6種模式都是「步調一致」，由於C1離合器常開，ISG電機和發動機在純電模式下都是不工作的。

兩個電機都是採用了三相永磁同步電機，而ISG電機的功率和扭矩約是TM電機的一半左右，更多的是在擔負輔助的角色，在車輛啟動、怠速充電等不需要大功率的時候，則是由ISG電機來工作。

● TM電機和C2離合器——動力「三核」中的主力軍

　　實際上e550是採用偏向電力驅動的設定，在電力足夠的情況下都是由TM電機驅動，在電力不足的情況下TM電機其實也是會持續工作，跟發動機一起為車輛提供動力。

TM電機在結構上其實跟ISG電機基本相同，主要的差別其實是尺寸更大，功率更高。兩者都是永磁同步電機，相比直流電機或者非同步電機，永磁同步電機有著功率密度高、重量輕、體積小和可靠性好等優點，在騰勢、寶馬i3等車型上也都採用的是永磁同步電機。

實際上C1和C2離合器都是乾式離合器，有著免維護和無拖拽損失等優點，只是兩者一個是常開，一個是常閉。變速箱正是通過控制這兩個離合器的開/閉實現了不同模式之間的切換。

● 齒輪軸系——化繁為簡

　　別看前面提到的「雙芯、三核、八模」感覺似乎很複雜，到了齒輪軸系的部分則簡化了許多，只設置了兩個擋位，跟豐田的E-CVT相當於無極變速不同。兩個擋位使變速機構的變速範圍增大，從而能夠把發動機轉速控制在經濟油耗區，進一步優化發動機的燃油經濟性。把兩端的電機拆掉後，就能看到中間的齒輪組，可以分為三個部分輸入軸、同步器和差速器。

輸入軸上帶有的兩個擋位齒輪是這套系統的特點，依靠液壓模塊的撥叉進行擋位更換，根據不同的工況選擇擋位，提升系統的動力經濟性。兩個電機同軸布置，整個EDU能夠把體積重量控制到現在這種狀態是該EDU的一大亮點。

電驅動系統小結：

　　在電驅動技術方面，e550在軟體和硬體上都做出了與眾不同的設計，8種工作模式的設計能更好的覆蓋日常用車情況，而且不需要人工選擇，都是自動切換，有較好的實用性和便利性。而在硬體方面，上汽也是另闢蹊徑，自主研發了集成兩個電機和兩個離合的雙擋位電驅變速箱EDU，堅持原創的路線值得肯定。

電池系統解析

● 電池包簡介

　　廠家一直都宣傳旗下的電池包滿足IP67的設計要求，在開始拆解電池包之前，不妨先看看上汽最近做的一個小實驗，為了展示電池包的防水性能，廠家把e550的電池包整個泡在了魚缸里，泡了5天，而魚缸里一直在養魚。我們達到活動現場的時候正好是第五天，到了可以撈出電池，「開蓋驗貨」的時候了。

什麼是IP67密封等級

IP（INGRESS PROTECTION）防護等級系統是由成立於1906年的國際電工委員會（IEC）所起草，將電器依其防塵防濕特性加以分級。目前在布線行業最高實現的是IP67級別。

6 灰塵禁錮：塵埃無法進入物體整個直徑不能超過外殼的空隙。

7 防短時浸泡：常溫常壓下，當外殼暫時浸泡在1M深的水裡將不會造成有害影響。

雖然已經泡了5天，但當工程師通過電腦讀取電池包的信息時，系統依舊顯示正常，電池包內的絕緣項目仍是OK，說明並沒有水進入到電池包內，而且電壓電量等指標也是正常，接下來還是開蓋吧。

　　雖然這個簡單的小實驗並不能說明這個電池包的防護等級就很高，但起碼可以說明其實電動車也不一定怕水，哪怕整個電池都泡在水裡，也未必會漏電。

● 電芯種類解析

　　目前e550採用的是磷酸鐵鋰的電池，這種材料的優點就是電壓穩定，安全度高，但是能量密度偏低。而將來e950將會採用鎳鈷錳酸鋰電(以下簡稱三元鋰電)，這種材料目前正在被越來越多的電動車廠家採用，最大的優點是能量密度高，但是安全度不如磷酸鐵鋰，而且成本也更高。上汽的工程師們則是會通過優化電池包的結構設計和BMS等方面，來提升安全性。

能量密度高的電芯能夠在有限的空間內布置總容量更大的電池組，這對車型續航能力和輕量化方面都有益處。同時更輕的電池組有利於加速和制動性能的優化提升，增強車輛的操控性。

在電芯包的造型方面，目前e550和將上市的e950都將採用軟包電芯，而純電動車型則將採用方形硬殼電芯，相比之下還是方形硬殼電芯的成本更高，但更易於多個集成化和平台化。

● 電池管理系統BMS——自主研發的嘗試

　　上汽剛開始做新能源車的時候也是採用供應商如LG和A123等公司的BMS系統，從2013年開始上汽開始研發自己的BMS系統，並在2016年正式研發出了第一代產品。據工程師介紹，BMS系統的難點有兩個，一個就是如何採集到精準的數據，有精確的數據才能讓系統的工作更加高效。第二是如何預測電池電量的變化，為車輛系統提供準確的參考值。

上汽的BMS在採集數據方面，通過設置兩個數據採集器的方式，保證了採集數據的精度，同時在其中一個採集器出問題的時候，另一個採集器可以讓整個系統繼續工作。完善的數據採集設計，也讓系統對敏感區SOC(State Of Change荷電狀態)的監測精度達到1%，對全區間的精度達到3%，這個指標要領先於行業平均的8%的水平。

　　上汽的均衡技術也是一個亮點，電池均衡是BMS系統的一個重要功能，這個也可以理解成電池電量的均衡，因為電池包里各個電芯一致性存在差異，充電時導致最小容量電芯過充；放電時導致最小容量電芯過放；最終導致最小的電芯容量衰減更加厲害，進入惡性循環。而電池均衡的作用就是保證電池在充放電過程中，充放電末期保證電芯之間的一致性。在同行業中很多廠家都還僅僅是以外接充電均衡為主的時候，上汽的BMS已經可以支持行車均衡/充電均衡/離線均衡，這種設計更有利於延長電池壽命。

未來BMS技術的發展，對於均衡功能的要求也會從目前的被動均衡，改進到主動均衡，簡單來說現在的均衡操作是對電量多電池進行放電，達到電量均衡的目的，這樣做其實是浪費電量的；而主動均衡則是可以做到將電量高的電池的電充到電量低的電池中，這樣不會浪費電，而且更加高效。

總結：

　　通過對上汽混合動力系統的拆解，可以看到上汽在涉及到新能源車核心技術的電池和電驅系統方面都有自己獨立自主研發的技術，雖然都是第一代的產品，但是技術水平並不比同級別的競品遜色，而且還有不少擁有專利的先進技術。其中電驅變速箱EDU可以說是頗具創新意識的設計，集成了雙電機兩擋位的變速箱在中國品牌新能源車中比較特別。

　　另外在看看售價方面，e550售價24.88萬-25.98萬，目前可以享受國家和地方補貼，由於上海新的地方補貼還沒出台，尚不能精確計算補貼金額，預計所有補貼合計約7.5萬現金左右，購車成本跟買一輛常規動力的緊湊型車差距不是很大，同時還能有上海地區的新能源牌照，的確很有吸引力。加上其混動系統在節油方面有著天然的優勢，應該說對新能源車感興趣朋友可以重點考慮這款車型。