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广汽新能源汽车技术
2020-07-23 00:28:29· 来源：《汽车维修技师》；EDC电驱未来 作者：南粤老李
GS4 PHEV 搭载的是一个广汽集团自有知识产权的G-MC,这个系统可以说是非常先进的、智能的系统，他可以根据车辆负载状况、实际路况及驾驶员的操作情况进行智能的选
GS4 PHEV 搭载的是一个广汽集团自有知识产权的G-MC,这个系统可以说是非常先进的、智能的系统，他可以根据车辆负载状况、实际路况及驾驶员的操作情况进行智能的选择需要的输出功率及工作模式，还有电池温控系统也是业界比较少用的双温度控制模式。下面我就以GS4 PHEV 车型的技术特性来跟大家探讨一下，总共分为七个内容来简述：GS4 PHEV 车型特点、机电耦合系统（G-MC）、集成电机控制系统、动力电池系统、电池温控系统、空调系统、其他。
一、GS4 PHEV 车型特点
1.整车技术参数
整车技术参数如表1 所示。
表1 整车技术参数
2.整车零件位置图
整车零件位置图如图1、图2 所示。
图1 发动机舱零件位置
图2 车体布置概况
室内控制单元位置如图3 所示。
图3 控制单元位置
GS4 PHEV 车型是基于GS4 平台开发，保留原型车的造型、车身结构，对内饰进行了调整，主要改变原车的动力系统（GMC 系统+电池系统），同时也包含空调、转向等系统和因这些系统变化而产生的车身、底盘等结构的变化，如图4～图6 所示。
图4 机舱布置概况1
图5 机舱布置概况2
图6 仪表显示
3.GS4 PHEV 的技术亮点
GS4 PHEV 插电混动传祺是以传祺GS4 为原型车进行开发，采用峰值130kW 的永磁同步电机驱动，搭载11kW 锂动力电池，纯电动状态下，整车可行驶约60km，并可在电池电量不足时，通过车载增程器给车辆充电，车辆总续驶里程大于600km，克服了纯电动车里程短等缺点。整车动力充沛，0～100km/h 加速时间仅为10.9s，最高车速达180km/h，同时油耗为1.8L/100km，与同级别传统车相比，油耗大幅降低。整车拓扑图如图7 所示。
图7 整车拓扑图
（1）制动能量回收（如图8 所示）节能降本
图8 能量回收
- 利用原装ESP 模块和真空助力器，即可实现制动能量回收功能，低成本
- 把制动时浪费的能量转化为电能，增加续航里程，降低客户运行成本
- 在DVD 屏可进行3 种能量回收强度等级调节：无/低/高，用户
可根据实际需求选择不同模式（如图9 所示）
图9 等级调节
- 制动能量回收系统可利用原装ESP 模块和真空助力器即可实现，无须改装成本。RBS（再生制动系统）根据驾驶员制动需求，产生制动回馈扭矩，即转化为电能，增加续航里程，为客户省钱又省心，又具有ESP 的性能
（2）阿特金森发动机技术：4A15K2 发动机（如表2 所示）
表2 技术参数
- 阿特金森发动机技术：采用阿特金森燃烧循环，压缩比高达13
- 低摩擦发动机技术：进排气双VVT、可变机油泵、滚子摇臂配气机构、正时链传动系统、OAP 发电机、紧凑低张力附件系统等先进技术
- 理想的动力及油耗：阿特金森循环发动机通过精确控制进气门晚关，增大发动机膨胀比，减少泵气损失，从而实现更高的燃烧效率。在获得低油耗的同时，通过混合动力系统的驱动电机来弥补阿特金森发动机低速扭矩，从而达到理想的动力及油耗性能
- 智能控制：配备1.5L 四缸直列阿特金森发动机，在增程模式下带动发电机发电，为整车提供能量。在高速混动模式下，参与驱动整车前进，为整车提供充沛动力
- 该发动机配备双顶置凸轮轴、16气门，中间锁止VVT 智能控制高压缩比，油耗大幅下降，GCCS 燃烧控制专利技术，提升22%的燃烧速度降低15%的油耗，全球领先的珩磨工艺
- 燃油供给装置采用多点电子控制燃油喷射方式，配备OBD 车载故障诊断系统
由于在增程模式下，发电机不直接参与驱动，不受整车工况影响，可工作在最经济转速2800r/min，保持最佳发电效率。
（3）国内首创G-MC机电耦合系统
实现纯电、增程、混动多种驱动模式，动力驱动总成如图10所示。
图10 动力驱动总成
- 多模式驱动：通过合理控制发动机、发电机和驱动电机的动力耦合输出，实现纯电动、串联、并联及混联等多种驱动模式
- 多功能集成：可实现驱动、变速传动、动力耦合、驻车等多种功能
- 先进的电机冷却技术：采用电机油冷技术，冷却效果优
- 模块化应用：结构紧凑，承载能力高，能够实现在跨平台车型上的模块化应用
PHEV 是基于G-MC机电耦合系统平台开发的新能源车型，如图11所示。
图11 PHEV车型驱动框图
驱动动力：自主知识产权的机电耦合系统（G-MC）。
其他插电关键零部件：整车控制器、电机控制器、电池系统、充电系统。
整车控制器拓扑图如图12所示，元件说明如表3所示。
图12 整车控制器拓扑图
表3 主要元件说明
（4）电池包（如图13所示）技术亮点
安全可靠高能量比三元锂电池。
防水防尘密封性达到世界顶级IP67标准。
图13 电池模块组
- 具有高能量（113Wh/kg）、高功率密度
- 采用液冷设计，温度可控，延长使用寿命
- 壳体采用新型材料，轻量化设计，降低成本，提高电动车续驶里程
- IP67防护
- 采用广汽自主开发设计，拥有知识产权、高可靠性能的BMS
- 电池通过最近苛刻的强检要求，安全可靠
参数如表4所示。
表4 GAC万向动力电池包
二、机电耦合系统（G-MC）
GS4 PHEV采用1．5L阿特金森发动机和G-MC机电耦合系统，G-MC系统将发电机、驱动电机、离合器、传动齿轮以及差减集成为一体；该方案采用发动机与发电机同轴、双电机并排布置的结构，单速比传动，通过离合器/制动器的控制实现纯电动、増程、混动等多种模式，如图14所示。
图14 传动路线简图
纯电动模式：
离合器处于分离状态，发动机和发电机不工作，驱动电机工作，能量全部来源于动力电池，如图15所示；该模式用于动力电池SOC高于一定值时。
图15 纯电动模式
低速增程模式：
离合器处于分离状态，发动机启动，驱动发电机发电，驱动电机驱动车辆行驶，如图16所示；该模式用于SOC较低时的低速行驶工况。
图16 低速增程模式
高速增程模式：
离合器接合，发动机输出动力部分驱动发电机发电，部分输出与驱动电机动力耦合，最后输出到差减，驱动车辆行驶，如图17所示；该模式用于SOC较低时的高速行驶工况。
图17 高速增程模式
三种模式的对比如表5所示。
表5 模式对比
机电耦合系统（G-MC）主要元件（如图18所示）：
图18 元件位置
- 电机系统：驱动电机、发电机
- 离合器
- 液压系统：液压模块、电动泵、吸滤器、机械泵
- 传动系及P 挡机构
- 壳体及其附件
- 油管组件
- 标准件
元件功能说明如表6所示。
表6 主要元件功能说明
压滤器处于GMC冷却油路中，作用是过滤油液中的杂质。
集成的电机包括驱动电机和发电机，采用油冷技术；双电机采用并排布置（如图19所示）；发电机由发动机驱动发电给动力电池充电或为驱动电机供电；驱动电机经传动系驱动车辆行驶。
图19 双电机布置
集成的电机如图20所示，电机说明如表7所示。
图20 集成的电机
表7 电机说明
注意：电机其工作电压范围为220～460V，瞬时电流为350A。对人体非常危险，所以对电机系统进行维护及返修时，务必断开电池系统高压维修开关，并等待5min后，佩戴绝缘劳保用品后再进行相关操作。
传动系实现将驱动电机、发动机动力耦合输出到驱动轴；P挡机构通过锁止驱动电机输出轴，实现P挡驻车；当配置离合器时，中间轴大齿轮同时与驱动电机输出轴齿轮和离合器从动齿轮啮合；当无离合器时，发动机无动力输出到传动系。
离合器位于扭转减震器与发电机之间，为湿式多片离合器；离合器主动部分与输入轴相连，从动部分与中间轴齿轮相连，离合器总成与输入轴及轴承组成离合器组件；通过控制离合器的接合与分离，控制发动机动力是否输出到车轮参与驱动，从而实现驱动模式的切换。因G-MC离合器使用频率远低于常规的MT/AT变速器，故G-MC离合器寿命长。
CCU功能如下：
- 通过控制电子机油泵建立主回路油压和流量
- 通过控制电磁阀VBS 调节电机冷却流量
- 根据油压传感器和转速反馈，通过控制电磁阀VFS 实现离合器的开合
- 监控系统的油压和油温
机电耦合变速器冷却系统原理：
G-MC冷却回路兼G-MC内部润滑功能、液压控制油路功能原理如图21、图22所示。
图21 冷却系统回路
图22 冷却系统部件
G-MC离合器接合，如图23所示。
图23 G-MC离合器工作原理
通过图23分析可知离合器工作的基本条件：
◆SOC 值较低（EMS 需要工作）
◆车速高于一定数值（≥60km/h）
◆整车扭矩处于较低水平（检查整车负载和油门踏板深度）
除了以上3个条件外，还需保证整车无其他故障，方可保证整车可以进入混动状态。
三、集成电机控制系统
集成电机控制系统是集成了ISG、TM及DC/DC三合一的控制器，其工作电压范围为220～460V，瞬时最高电流为445A。
集成电机控制器包括控制电路、功率驱动单元、DC/DC、高低压接插件、内部线束和所有相关的软硬件等。集成电机控制器作为发电机和驱动电机的控制器，并集成了DC/DC，是一款双电机控制器，如图24、表8所示。
图24 电机控制器
表8 电机控制器技术参数
注意事项：更换电机控制器时，需确保MSD维修开关已经断开。更换新电机控制器后需标定旋变值。
电机控制器的作用（如图25所示）：
◆接收整车命令
图25 电机控制器功能作用
- 将直流电压转化为交流电压，控制电机在不同转速下的扭矩输出
- 将电机控制器系统的状态返回给整车电机控制器主要部件功能。
电容：薄膜电容的主要功能是储能作用，特别是在电机高速制动工况下能快速的储存电机能量反馈的电能，同时另一个功能就是在电机启动的瞬间能给IGBT提供较大启动电流保证电机的顺利启动。
IGBT：电机控制器的核心零部件为IGBT，控制器通过IGBT变频开关来控制电机的运行。
DC/DC：主要的功能是将高压电池的电转化成低压为蓄电池补充电量以及给整车低压用电器提供电能。
电机控制器通过高压三相线与G-MC的驱动电机模块、发电机模块连接，如图26所示。U、V、W三相连接的顺序必须与各模块相对应，反之，会造成电机反转。
图26 电机控制器连接
温度电阻：温度1及温度2两组电阻在常温下阻值在100kΩ左右属正常。
电机控制器低压通信线连接到发电机三相线盒里（如图27所示），主要有电源线、旋变信号线、温度信号线等，通过该处发往信号到控制器。
图27 低压信号连接
一般情况下，如果出现温度过温、旋变反转、无法通信等常见故障时，应首先排查该段线路的导通情况。或者通过该处接插件，测量发电机或者电机控制器的信号值是否正常。
ISG旋变信号阻值测量表：
正弦信号：3到18脚（阻值：35Ω）
余弦信号：4到11脚（阻值：35Ω）
励磁信号：2到10脚（阻值：15Ω）
四、动力电池系统
（1）GS4 PHEV电池因采用三元材料并且放电功率要求较高，采用液冷平台，相比风冷电池，接插件增加防水设计，内部增加液冷板，壳体需满足IP67的防水等级，控制方面增加水位漏液、冷却和加热的控制。
（2）GS4 PHEV电池的布置选择在车身底盘处，支架螺栓固定，增加了行李箱的容积和为备胎预留放置空间。
动力电池系统布置在后排座椅底盘，由8个M12的固定螺栓固定，手动维护开关安装于右后排座下，需要拆下右后排座椅才能够进行拆装操作。
动力电池系统冷却方式为液冷，重量≤138kg，由88个三元电池单体电芯组装而成8个模组，标称电压为321V，正常电压范围为250～369V，瞬时最大放电功率为110kW。
动力电池系统的标称电压和瞬时电流较大，对人体非常危险，在进行高压相关操作时，务必按相关安全要求操作，做好绝缘防护。
动力电池系统为高压部件（充电机除外）提供能量。通过车载充电机储存电网电量，并且接收刹车制动能量回馈。
注意事项：长期存放不使用车辆时，请务必先充电至100%；每隔1 个月定期对动力电池进行充电，否则可能会引起动力电池过放，降低动力电池性能。
新能源充电流程V0版如图28所示。
图28 充电流程V0版
充电正常进行，需满足几个基本条件：
（1）车辆为OFF状态；
（2）CC导通到VCU/CP导通到OBC（CCS）；
（3）OBC与其他高压附近自检无问题；
（4）BMS与OBC正常通信且OBC与BMS之间硬件连接（高压）无问题。
充电结束条件：
- SOC=100%
- 动力电池电压达到某定值
- 电芯单体电压达到某定值
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