GS4 PHEV 車型的技術(shù)亮點(diǎn)

GS4 PHEV 搭載的是一個(gè)廣汽集團(tuán)自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的G-MC,這個(gè)系統(tǒng)可以說是非常先進(jìn)的、智能的系統(tǒng)，他可以根據(jù)車輛負(fù)載狀況、實(shí)際路況及駕駛員的操作情況進(jìn)行智能的選擇需要的輸出功率及工作模式，還有電池溫控系統(tǒng)也是業(yè)界比較少用的雙溫度控制模式。下面我就以GS4 PHEV 車型的技術(shù)特性來跟大家探討一下，總共分為七個(gè)內(nèi)容來簡述：GS4 PHEV 車型特點(diǎn)、機(jī)電耦合系統(tǒng)（G-MC）、集成電機(jī)控制系統(tǒng)、動(dòng)力電池系統(tǒng)、電池溫控系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、其他。

一、GS4 PHEV 車型特點(diǎn)

1.整車技術(shù)參數(shù)

整車技術(shù)參數(shù)如表1 所示。

2.整車零件位置圖

整車零件位置圖如圖1、圖2 所示。

室內(nèi)控制單元位置如圖3 所示。

GS4 PHEV 車型是基于GS4 平臺(tái)開發(fā)，保留原型車的造型、車身結(jié)構(gòu)，對(duì)內(nèi)飾進(jìn)行了調(diào)整，主要改變?cè)嚨膭?dòng)力系統(tǒng)（GMC 系統(tǒng)+電池系統(tǒng)），同時(shí)也包含空調(diào)、轉(zhuǎn)向等系統(tǒng)和因這些系統(tǒng)變化而產(chǎn)生的車身、底盤等結(jié)構(gòu)的變化，如圖4～圖6 所示。

3.GS4 PHEV 的技術(shù)亮點(diǎn)

GS4 PHEV 插電混動(dòng)傳祺是以傳祺GS4 為原型車進(jìn)行開發(fā)，采用峰值130kW 的永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，搭載11kW 鋰動(dòng)力電池，純電動(dòng)狀態(tài)下，整車可行駛約60km，并可在電池電量不足時(shí)，通過車載增程器給車輛充電，車輛總續(xù)駛里程大于600km，克服了純電動(dòng)車?yán)锍潭痰热秉c(diǎn)。整車動(dòng)力充沛，0～100km/h 加速時(shí)間僅為10.9s，最高車速達(dá)180km/h，同時(shí)油耗為1.8L/100km，與同級(jí)別傳統(tǒng)車相比，油耗大幅降低。整車拓?fù)鋱D如圖7 所示。

表1 整車技術(shù)參數(shù)

圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)艙零件位置

（1）制動(dòng)能量回收（如圖8 所示）節(jié)能降本

◆利用原裝ESP 模塊和真空助力器，即可實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回收功能，低成本

◆把制動(dòng)時(shí)浪費(fèi)的能量轉(zhuǎn)化為電能，增加續(xù)航里程，降低客戶運(yùn)行成本

◆在DVD 屏可進(jìn)行3 種能量回收強(qiáng)度等級(jí)調(diào)節(jié)：無/低/高，用戶

可根據(jù)實(shí)際需求選擇不同模式（如圖9 所示）

┃圖2 車體布置概況

┃圖3 控制單元位置

┃圖5 機(jī)艙布置概況2

┃圖4 機(jī)艙布置概況1

◆制動(dòng)能量回收系統(tǒng)可利用原裝ESP 模塊和真空助力器即可實(shí)現(xiàn)，無須改裝成本。RBS（再生制動(dòng)系統(tǒng)）根據(jù)駕駛員制動(dòng)需求，產(chǎn)生制動(dòng)回饋扭矩，即轉(zhuǎn)化為電能，增加續(xù)航里程，為客戶省錢又省心，又具有ESP 的性能

（2）阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)：4A15K2 發(fā)動(dòng)機(jī)（如表2 所示）

◆阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)：采用阿特金森燃燒循環(huán)，壓縮比高達(dá)13

◆低摩擦發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)：進(jìn)排氣雙VVT、可變機(jī)油泵、滾子搖臂配氣機(jī)構(gòu)、正時(shí)鏈傳動(dòng)系統(tǒng)、OAP 發(fā)電機(jī)、緊湊低張力附件系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù)

┃圖6 儀表顯示

┃圖7 整車拓?fù)鋱D

┃圖8 能量回收

┃圖9 等級(jí)調(diào)節(jié)

表2 技術(shù)參數(shù)

◆理想的動(dòng)力及油耗：阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)通過精確控制進(jìn)氣門晚關(guān)，增大發(fā)動(dòng)機(jī)膨脹比，減少泵氣損失，從而實(shí)現(xiàn)更高的燃燒效率。在獲得低油耗的同時(shí)，通過混合動(dòng)力系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)來彌補(bǔ)阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)低速扭矩，從而達(dá)到理想的動(dòng)力及油耗性能

◆智能控制：配備1.5L 四缸直列阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)，在增程模式下帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，為整車提供能量。在高速混動(dòng)模式下，參與驅(qū)動(dòng)整車前進(jìn)，為整車提供充沛動(dòng)力

◆該發(fā)動(dòng)機(jī)配備雙頂置凸輪軸、16氣門，中間鎖止VVT 智能控制高壓縮比，油耗大幅下降，GCCS 燃燒控制專利技術(shù)，提升22%的燃燒速度降低15%的油耗，全球領(lǐng)先的珩磨工藝

◆燃油供給裝置采用多點(diǎn)電子控制燃油噴射方式，配備OBD 車載故障診斷系統(tǒng)

由于在增程模式下，發(fā)電機(jī)不直接參與驅(qū)動(dòng)，不受整車工況影響，可工作在最經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速2800r/min，保持最佳發(fā)電效率。

（3）國內(nèi)首創(chuàng)G-MC機(jī)電耦合系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)純電、增程、混動(dòng)多種驅(qū)動(dòng)模式，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)總成如圖10所示。

圖10 動(dòng)力驅(qū)動(dòng)總成

安全可靠高能量比三元鋰電池。

防水防塵密封性達(dá)到世界頂級(jí)IP67標(biāo)準(zhǔn)。

◆多模式驅(qū)動(dòng)：通過合理控制發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力耦合輸出，實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)、串聯(lián)、并聯(lián)及混聯(lián)等多種驅(qū)動(dòng)模式

◆多功能集成：可實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)、變速傳動(dòng)、動(dòng)力耦合、駐車等多種功能

◆先進(jìn)的電機(jī)冷卻技術(shù)：采用電機(jī)油冷技術(shù)，冷卻效果優(yōu)

◆模塊化應(yīng)用：結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力高，能夠?qū)崿F(xiàn)在跨平臺(tái)車型上的模塊化應(yīng)用

PHEV 是基于G-MC機(jī)電耦合系統(tǒng)平臺(tái)開發(fā)的新能源車型，如圖11所示。

驅(qū)動(dòng)動(dòng)力：自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的機(jī)電耦合系統(tǒng)（G-MC）。

圖11 PHEV車型驅(qū)動(dòng)框圖

圖12 整車控制器拓?fù)鋱D

表3 主要元件說明

其他插電關(guān)鍵零部件：整車控制器、電機(jī)控制器、電池系統(tǒng)、充電系統(tǒng)。

整車控制器拓?fù)鋱D如圖12所示，元件說明如表3所示。

（4）電池包（如圖13所示）技術(shù)亮點(diǎn)

◆具有高能量（113Wh/kg）、高功率密度

◆采用液冷設(shè)計(jì)，溫度可控，延長使用壽命

◆殼體采用新型材料，輕量化設(shè)計(jì)，降低成本，提高電動(dòng)車?yán)m(xù)駛里程

◆IP67防護(hù)

◆采用廣汽自主開發(fā)設(shè)計(jì)，擁有知識(shí)產(chǎn)權(quán)、高可靠性能的BMS

◆電池通過最近苛刻的強(qiáng)檢要求，安全可靠

參數(shù)如表4所示。

二、機(jī)電耦合系統(tǒng)（G-MC）

GS4 PHEV采用1．5L阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)和G-MC機(jī)電耦合系統(tǒng)，G-MC系統(tǒng)將發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、離合器、傳動(dòng)齒輪以及差減集成為一體；該方案采用發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)同軸、雙電機(jī)并排布置的結(jié)構(gòu)，單速比傳動(dòng)，通過離合器/制動(dòng)器的控制實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)、増程、混動(dòng)等多種模式，如圖14所示。

圖13 電池模塊組

圖14 傳動(dòng)路線簡圖

表4 GAC萬向動(dòng)力電池包

純電動(dòng)模式：

離合器處于分離狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)不工作，驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，能量全部來源于動(dòng)力電池，如圖15所示；該模式用于動(dòng)力電池SOC高于一定值時(shí)。

圖15 純電動(dòng)模式

低速增程模式：

離合器處于分離狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛行駛，如圖16所示；該模式用于SOC較低時(shí)的低速行駛工況。

高速增程模式：

離合器接合，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力部分驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，部分輸出與驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)力耦合，最后輸出到差減，驅(qū)動(dòng)車輛行駛，如圖17所示；該模式用于SOC較低時(shí)的高速行駛工況。

圖16 低速增程模式

圖17 高速增程模式

表5 模式對(duì)比

三種模式的對(duì)比如表5所示。

機(jī)電耦合系統(tǒng)（G-MC）主要元件（如圖18所示）：

◆電機(jī)系統(tǒng)：驅(qū)動(dòng)電機(jī)、發(fā)電機(jī)

◆離合器

◆液壓系統(tǒng)：液壓模塊、電動(dòng)泵、吸濾器、機(jī)械泵

◆傳動(dòng)系及P 擋機(jī)構(gòu)

◆殼體及其附件

◆油管組件

◆標(biāo)準(zhǔn)件

元件功能說明如表6所示。

壓濾器處于GMC冷卻油路中，作用是過濾油液中的雜質(zhì)。

集成的電機(jī)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)和發(fā)電機(jī)，采用油冷技術(shù)；雙電機(jī)采用并排布置（如圖19所示）；發(fā)電機(jī)由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電給動(dòng)力電池充電或?yàn)轵?qū)動(dòng)電機(jī)供電；驅(qū)動(dòng)電機(jī)經(jīng)傳動(dòng)系驅(qū)動(dòng)車輛行駛。

集成的電機(jī)如圖20所示，電機(jī)說明如表7所示。

注意：電機(jī)其工作電壓范圍為220～460V，瞬時(shí)電流為350A。對(duì)人體非常危險(xiǎn)，所以對(duì)電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)及返修時(shí)，務(wù)必?cái)嚅_電池系統(tǒng)高壓維修開關(guān)，并等待5min后，佩戴絕緣勞保用品后再進(jìn)行相關(guān)操作。

傳動(dòng)系實(shí)現(xiàn)將驅(qū)動(dòng)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力耦合輸出到驅(qū)動(dòng)軸；P擋機(jī)構(gòu)通過鎖止驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸，實(shí)現(xiàn)P擋駐車；當(dāng)配置離合器時(shí)，中間軸大齒輪同時(shí)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸齒輪和離合器從動(dòng)齒輪嚙合；當(dāng)無離合器時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)無動(dòng)力輸出到傳動(dòng)系。

┃圖18 元件位置

離合器位于扭轉(zhuǎn)減震器與發(fā)電機(jī)之間，為濕式多片離合器；離合器主動(dòng)部分與輸入軸相連，從動(dòng)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(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力是否輸出到車輪參與驅(qū)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)模式的切換。因G-MC離合器使用頻率遠(yuǎn)低于常規(guī)的MT/AT變速器，故G-MC離合器壽命長。

CCU功能如下：

◆通過控制電子機(jī)油泵建立主回路油壓和流量

◆通過控制電磁閥VBS 調(diào)節(jié)電機(jī)冷卻流量

表6 主要元件功能說明

┃圖19 雙電機(jī)布置

┃圖20 集成的電機(jī)

表7 電機(jī)說明

┃圖21 冷卻系統(tǒng)回路

◆根據(jù)油壓傳感器和轉(zhuǎn)速反饋，通過控制電磁閥VFS 實(shí)現(xiàn)離合器的開合

◆監(jiān)控系統(tǒng)的油壓和油溫

機(jī)電耦合變速器冷卻系統(tǒng)原理：

G-MC冷卻回路兼G-MC內(nèi)部潤滑功能、液壓控制油路功能原理如圖21、圖22所示。

G-MC離合器接合，如圖23所示。

┃圖22 冷卻系統(tǒng)部件

┃圖23 G-MC離合器工作原理

┃圖24 電機(jī)控制器

通過圖23分析可知離合器工作的基本條件：

◆SOC 值較低（EMS 需要工作）

◆車速高于一定數(shù)值（≥60km/h）

◆整車扭矩處于較低水平（檢查整車負(fù)載和油門踏板深度）

除了以上3個(gè)條件外，還需保證整車無其他故障，方可保證整車可以進(jìn)入混動(dòng)狀態(tài)。

三、集成電機(jī)控制系統(tǒng)

集成電機(jī)控制系統(tǒng)是集成了ISG、TM及DC/DC三合一的控制器，其工作電壓范圍為220～460V，瞬時(shí)最高電流為445A。

集成電機(jī)控制器包括控制電路、功率驅(qū)動(dòng)單元、DC/DC、高低壓接插件、內(nèi)部線束和所有相關(guān)的軟硬件等。集成電機(jī)控制器作為發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制器，并集成了DC/DC，是一款雙電機(jī)控制器，如圖24、表8所示。

表8 電機(jī)控制器技術(shù)參數(shù)

注意事項(xiàng)：更換電機(jī)控制器時(shí)，需確保MSD維修開關(guān)已經(jīng)斷開。更換新電機(jī)控制器后需標(biāo)定旋變值。

電機(jī)控制器的作用（如圖25所示）：

◆接收整車命令

┃圖25 電機(jī)控制器功能作用

┃圖26 電機(jī)控制器連接

┃圖27 低壓信號(hào)連接

┃圖28 充電流程V0版

◆將直流電壓轉(zhuǎn)化為交流電壓，控制電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下的扭矩輸出

◆將電機(jī)控制器系統(tǒng)的狀態(tài)返回給整車

電機(jī)控制器主要部件功能。

電容：薄膜電容的主要功能是儲(chǔ)能作用，特別是在電機(jī)高速制動(dòng)工況下能快速的儲(chǔ)存電機(jī)能量反饋的電能，同時(shí)另一個(gè)功能就是在電機(jī)啟動(dòng)的瞬間能給IGBT提供較大啟動(dòng)電流保證電機(jī)的順利啟動(dòng)。

IGBT：電機(jī)控制器的核心零部件為IGBT，控制器通過IGBT變頻開關(guān)來控制電機(jī)的運(yùn)行。

DC/DC：主要的功能是將高壓電池的電轉(zhuǎn)化成低壓為蓄電池補(bǔ)充電量以及給整車低壓用電器提供電能。

電機(jī)控制器通過高壓三相線與G-MC的驅(qū)動(dòng)電機(jī)模塊、發(fā)電機(jī)模塊連接，如圖26所示。U、V、W三相連接的順序必須與各模塊相對(duì)應(yīng)，反之，會(huì)造成電機(jī)反轉(zhuǎn)。

溫度電阻：

溫度1及溫度2兩組電阻在常溫下阻值在100kΩ左右屬正常。

電機(jī)控制器低壓通信線連接到發(fā)電機(jī)三相線盒里（如圖27所示），主要有電源線、旋變信號(hào)線、溫度信號(hào)線等，通過該處發(fā)往信號(hào)到控制器。

一般情況下，如果出現(xiàn)溫度過溫、旋變反轉(zhuǎn)、無法通信等常見故障時(shí)，應(yīng)首先排查該段線路的導(dǎo)通情況。或者通過該處接插件，測量發(fā)電機(jī)或者電機(jī)控制器的信號(hào)值是否正常。

ISG旋變信號(hào)阻值測量表：

正弦信號(hào)：3到18腳（阻值：35Ω）

余弦信號(hào)：4到11腳（阻值：35Ω）

勵(lì)磁信號(hào)：2到10腳（阻值：15Ω）

四、動(dòng)力電池系統(tǒng)

（1）GS4 PHEV電池因采用三元材料并且放電功率要求較高，采用液冷平臺(tái)，相比風(fēng)冷電池，接插件增加防水設(shè)計(jì)，內(nèi)部增加液冷板，殼體需滿足IP67的防水等級(jí)，控制方面增加水位漏液、冷卻和加熱的控制。

（2）GS4 PHEV電池的布置選擇在車身底盤處，支架螺栓固定，增加了行李箱的容積和為備胎預(yù)留放置空間。

動(dòng)力電池系統(tǒng)布置在后排座椅底盤，由8個(gè)M12的固定螺栓固定，手動(dòng)維護(hù)開關(guān)安裝于右后排座下，需要拆下右后排座椅才能夠進(jìn)行拆裝操作。

動(dòng)力電池系統(tǒng)冷卻方式為液冷，重量≤138kg，由88個(gè)三元電池單體電芯組裝而成8個(gè)模組，標(biāo)稱電壓為321V，正常電壓范圍為250～369V，瞬時(shí)最大放電功率為110kW。

動(dòng)力電池系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓和瞬時(shí)電流較大，對(duì)人體非常危險(xiǎn)，在進(jìn)行高壓相關(guān)操作時(shí)，務(wù)必按相關(guān)安全要求操作，做好絕緣防護(hù)。

動(dòng)力電池系統(tǒng)為高壓部件（充電機(jī)除外）提供能量。通過車載充電機(jī)儲(chǔ)存電網(wǎng)電量，并且接收剎車制動(dòng)能量回饋。

注意事項(xiàng)：長期存放不使用車輛時(shí)，請(qǐng)務(wù)必先充電至100%；每隔1 個(gè)月定期對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行充電，否則可能會(huì)引起動(dòng)力電池過放，降低動(dòng)力電池性能。

新能源充電流程V0版如圖28所示。

充電正常進(jìn)行，需滿足幾個(gè)基本條件：

（1）車輛為OFF狀態(tài)；

（2）CC導(dǎo)通到VCU/CP導(dǎo)通到OBC（CCS）；

（3）OBC與其他高壓附近自檢無問題；

（4）BMS與OBC正常通信且OBC與BMS之間硬件連接（高壓）無問題。

充電結(jié)束條件：

◆SOC=100%

◆動(dòng)力電池電壓達(dá)到某定值

◆電芯單體電壓達(dá)到某定值

責(zé)任編輯：彭菁