问题30 通用双模混合动力系统是怎样的一种混合动力系统？

通用汽车公司从20世纪30年代就开始研究电控自动变速技术，即EVT。60年代曾设计出混合动力驱动的单模式EVT。此后，向双模式EVT技术发展，使用离合器实现过两个不同的EVT模式下的无缝换档，来降低对电机功率和尺寸的要求。直到2003年，通用汽车公司生产出具有输入分配模式（Input-split mode）和复合分配模式（Compound-split mode）的混合动力汽车用双模式EVT，并开始应用于公交车和SUV等车型。

通用汽车公司设计的双模式混合动力系统主要由三个行星排、两个电机和四个离合器（其中的C1和C3是特殊的离合器，即制动器）构成，如图2-31所示。系统集成了两个动力分配模式和四个固定速比传动，依据车速变化，能够实现车辆以纯电动、低速混合动力模式驱动、一档驱动、二档驱动，高速混合动力模式驱动、三档驱动、四档驱动等方式交互切换行驶，这些驱动方式的组合减少了无级变速时机械能转化为电能的比例，提高了汽车加速、爬坡时的驱动力和汽车行驶过程中的能量传递效率。

图2-31 双模式混合动力系统结构简图

在结构设计方面，三个行星排和两个电机集成在变速器内，使用常规的液压湿式离合器在两个无级变速范围和四个固定档间自动切换，从而实现六种机械组合：EVT模式1、EVT模式2以及4个固定档位。图2-32所示为通用汽车公司的Tahoe混合动力双模变速器，图2-33所示为Tahoe双模变速器的行星排和电机模型。

图2-32 Tahoe混合动力双模变速器

图2-33 Tahoe双模变速器的行星排和电机模型

如图2-34所示，双模混合动力系统由PG1、PG2、PG3三个行星排，MG1、MG2两个电机，以及C1、C2、C3、C4四个离合器组成，其中行星排PG1的齿圈与发动机相连，由PG3的行星架输出动力驱动车辆。

图2-34 双模混合动力系统模型

双模混合动力系统中的两种动力分配模式、四个档位以及发动机工作方式根据车速和加速踏板的开度变化而改变，具体驱动模式选择如图2-35所示。通用混合动力系统还对发动机采用了停缸技术和可变气门正时（VVT）技术，进一步提高了燃油经济性。

双模混合动力系统具有同步换档、减少电机峰值功率、防止电机过热工作与能量回馈更充分等优点。但它也有两个主要缺点：一是结构复杂，设计和制造难度较大；二是控制方面难度较大，尤其是适于双动力源和汽车复杂工况的换档规律，不易掌握。

图2-35 通用双模式混合动力系统工况分布图