混合动力与电动汽车(71)

第七章通用沃蓝达（VOLT）增程型电动汽车原理与维修第一节通用混合动力汽车技术一、通用混合动力汽车发展过程一、通用混合动力汽车发展过程通用汽车公司早在1996年就已经将第一款现代化的纯电动汽车(BEV)EV1推向了市场。当时的EV1只有两个座位，以便为容纳铅酸蓄电池组而减轻重量并腾出空间。第二代纯电动汽车EV1采用了镍氢蓄电池,蓄电池的能量密度限制了该车的续驶里程。一、通用混合动力汽车发展过程一些EV1的客户对当时的“续驶里程焦虑症”记忆犹新。彻底摆脱里程恐惧，不牺牲驾驶乐趣拥有最先进、可靠的电池系统市场需要一种车一、通用混合动力汽车发展过程1997年，丰田公司推出了世界上第一款量产的混联型混合动力汽车普锐斯。美国有人对普锐斯混联型混合动力汽车进行了改装，通过市网向其车载蓄电池充电，形成所谓的“插电式混联型混合动力汽车”，简称“PHEV”。受此启发，接着有人在串联式混合动力汽车上也引入了从市网向车载蓄电池充电的模式，形成所谓的“串联插电式混合动力汽车”。一、通用混合动力汽车发展过程2006年底特律汽车展览会之后，决定为了绕过昂贵的蓄电池、续驶里程不足和公共充电基础设施的缺失；应当采用比纯电动汽车小得多的蓄电池，配上一台汽油机来驱动发电机发电，以达到增加续驶里程的目的，在发动机和驱动车轮之间不要有机械的连接，这样就形成了一台纯粹依靠电力驱动的汽车；这就催生了Volt，2007年1月，雪佛兰Volt概念车在北美国际汽车展览会上推出。一、通用混合动力汽车发展过程一、通用混合动力汽车发展过程关键的设计参数-纯电动续驶里程定为40英里(64km)为了尽可能减小蓄电池尺寸，从而降低成本。调查表明，美国78%的日常上下班出行的行驶里程都不超过40英里(64km)。这样的续驶里程目标将允许大部分的出行能够以电动行驶的方式完成，并且可以认为在家里一个晚上就能解决充电问题。一、通用混合动力汽车发展过程关键的设计参数-纯电动续驶里程定为40英里(64km)只要采用能量为16kWh的锂离子蓄电池，充满了电便可满足这样的要求，同时保证其电量水平SOC(蓄电池放电后剩余容量与全荷电容量百分比)不会下降到30%。在大多数环境条件下，SOC不低于30%这一限值，是保持蓄电池的运行性能，并减少其老化以保证其寿命至少在10年以上所必需的。一、通用混合动力汽车发展过程该概念车的开发应基于一个新的公共的电力驱动动力总成零部件系列，该系列最初叫做E-Flex系统，“E”代表电力驱动，“Flex”则表示其电力可有多种不同的来源。后来E-Flex重新命名为Voltec动力系统。这个E-Flex或Voltec平台体现了这样一种意图，即对未来可能出现的电动汽车的许多零部件进行标准化，并且允许采用多种可充电的电力发生系统。另一个设计方面的重要决定是开发Voltec动力系统一、通用混合动力汽车发展过程2010年12月开始生产的雪佛兰Volt是美国第一款量产的串联插电式混合动力汽车。通用公司不愿意使用“混合动力”这个词，VOLT有时出于改善汽车性能的目的而让内燃机提供了辅助动力。通用公司将Volt称之为“增程”式电动汽车，或E-REV，意在突出这还是一款电动汽车，不过依靠内燃机解决了续驶里程的问题，仅此而已。二、VOLT车型介绍沃蓝达是一款具有远程行驶能力的前驱四座电动汽车。传统高电压汽车（主要至Pruis）既可以使用电机驱动，也可使用汽油发动机驱动，或使用两者共同来驱动汽车。而沃蓝达仅由电机驱动，它使用储存于高压电池组内部的高压电能来驱动车辆。但是，如果出现电池电能不足，汽油发动机将开始驱动发电电机发电，为车辆提供动力。二、VOLT车型介绍高压电池组12V蓄电池4ET50变速器1.4L发动机燃油管理系统电动助力转向系统（EPS）制动系统PIM充电组件APM雪佛兰沃蓝达包括以下系统和部件二、VOLT车型介绍汽车类型汽车级别行走机构座位整备质量(kg)长度(mm)轮距(mm)宽度(mm)高度(mm)五门、前轮驱动、流线型后备箱的轿车带增程器的电动汽车麦弗逊独立悬架前桥连接转向器的后桥前后盘式制动能量回收制动系统电动助力转向417154498268517981430二、VOLT车型介绍装载容积(L）蓄电池蓄电池能量(kWh）有效能量(kWh)有效能量率(%)充电时间油箱容积(L)汽油机功率/排量(kW/L)牵引电机功率(kW）牵引电机最大扭矩(N.M)301锰酸锂尖晶石型(liMnzOs)的锂离子蓄电池，T形蓄电池包，带集成的热管理系统1610.4654h(230V/16A)35.263/1.4111370二、VOLT车型介绍发电机功率(kW)最高车速((km/h)0-100km1h加速时间(s)电动续驶里程(km)总的续驶里程(km)55161940-80(MVEG试验循环)500三、VOLT的性能和增程、节能、减排效果性能:最高车速为160km/h;0~97kM/h的加速时间，纯电动模式下为9.2s，汽油机助力模式下为9.0s。增程:Volt在蓄电池完全充满电(100%的SOC)的情况下纯电动续驶里程为40~80km，因地域状况、驾驶技术和环境温度而异。三、VOLT的性能和增程、节能、减排效果美国环保署(EPA)官方认定该车纯电动续驶里程为56km，相当于百耗能22.5kWh，该数据基于EPA在不同的驾驶条件和气象控制下的五循环试验。根据EPA的试验，以装满一箱汽油和充满电的蓄电池所达到的总的续驶里程为610km，Volt的油箱容量为35L，一旦汽车的燃油耗尽，汽油机带动的发电机就会关闭，Volt就会引入蓄电池的电力。油箱内的燃油耗尽时，残存的蓄电池电力可提供额外的4.8~6.4km续驶里程。当残存的蓄电池电力很低时，Volt安全地减速直至停止。三、VOLT的性能和增程、节能、减排效果节能:美国环保署(EPA)官方认定，Volt在纯电动模式下的城市/高速公路综合燃油经济性为每百公里2.5L汽油。这个数据按照1加仑汽油相当于33.7kWh电力的换算系数算出。EPA认定Volt在全汽油模式下的燃油经济性为百公里6.4L汽油。燃油-电力总的城市/高速公路综合燃油经济性为每百公里3.9L汽油。这些数据使得Volt成为自2010年12月引入市场以来在美国销售的燃油经济性最佳的紧凑型轿车。三、VOLT的性能和增程、节能、减排效果节能:通用公司2011年4月报道，根据自Volt于2010年12月开始供货以来通过它的OnStartelematics系统所采集的数据，Volt车主在两次加油之间行驶的里程平均为1300km。该项分析同时发现两次加油时间的平约周期为30天，通用公司2011年6月又报道，Volt车主们大约三分之二的里程是以电动模式行驶的，其余三分之一的里程动用了车载汽油机。三、VOLT的性能和增程、节能、减排效果减排:EPA认定Volt的排气管排放为每英里CO252.5g/km。就降低从排气管测得的温室气体排放而言，这个数据使得Volt跑到了丰田Prius的前面去。C02排放是Volt的蓄电池初次电力耗尽之后在增程模式下由内燃机产生的。至于谈到其它污染空气的物质，Volt的排放在十级制中得分为六，以十分为最佳。三、VOLT的性能和增程、节能、减排效果减排:加利福尼亚空气资源局(CARB)将Volt纳入超低排放车(ULEV)一类，因为CARB的试验规范不考虑Volt的电动行驶里程。其所有的试验过程都是在内燃机运行的条件下进行的，所以CAR日认定Volt的CO排放为1.3g/km(相当于0.81g/km)，比特超低排放车(SULEV)的标准超出0.3g/km(相当于0.19g/km)。四、VOLT系统组成标识四、VOLT系统组成标识仪表板能量显示四、VOLT系统组成四、VOLT系统组成雪佛兰VOLT动力系统由以下部件组成:高电压电池低压12V电池功率逆变器模块辅助功率模块高电压充电器1.4升发动机4ET50传动系统四、VOLT系统组成高压电池作为电机的驱动电池，由许多部件组成，高压接触器电池包管理系统四、VOLT系统组成PIM（功率逆变器）四、VOLT系统组成PIMPIM控制高压电池组与电机之间的电能传输，将高压直流电转变为三相交流电，为变速器内的三相交流电机提供电能。在再生制动及增程模式下，将交流电转变为直流电。四、VOLT系统组成可将来自高压电池组的高压直流电转换为低压直流电。该模块为车辆的低压电气系统提供电能，并可为12伏蓄电池充电。APM能够提供14伏180安培的直流电，替代了传统车辆上皮带驱动的发电机APM（辅助功率模块）四、VOLT系统组成APM热交换系统为帮助维持适当的工作温度，APM需要使用空气进行冷却。APM的热交换系统是由一个冷却风扇、进/排气管道，以及位于APM下侧的散热片组成。四、VOLT系统组成高压充电接口四、VOLT系统组成4ET50变速器一个扭转减振器一个液压泵总成三个离合器两个电机总成一排行星齿轮一个传动小齿轮总成一个差速器支座总成四、VOLT系统组成4ET50变速器四、VOLT系统组成4ET50变速器4ET50变速器发电机A发电电机A既可用于起动发动机，也可以有发动机驱动产生电能，在某些工作模式下，还可以驱动车辆行驶。4ET50变速器驱动电动B驱动电动B主要用于车辆行驶，在再生制动过程中，驱动电动B作为发电机，为车辆进行充电4ET50变速器行星齿轮行星齿轮的驱动元件为太阳轮，太阳轮由驱动电机B驱动。行星架输出至差速器总成，行星架总成安装在差速器传动齿轮上。齿圈根据不同的工作模式，有时固定不动.有时由发动机或发电电机驱动。