通用汽车Voltec动力系统

通用汽车Voltec是通用汽车开发的一种动力系统架构，主要用于以电动机为主要驱动方式、同时保留车载发电和混合动力运行能力的车辆。该系统最初在2007年雪佛兰Volt概念车中作为E-Flex推进系统展示，并于2010年11月投入生产。Voltec这个名字结合了Volt、通用汽车的Vortec发动机系列以及技术（technology）的引用。 该架构围绕一个大型可充电电池、电动牵引电机、再生制动以及一个额外的能源来源设计。在其主要生产应用中，雪佛兰Volt在电量消耗阶段由锂离子电池的电力驱动车轮。一旦电池达到其电量维持阈值，汽油发动机将驱动发电机，并在特定条件下，还可以通过变速箱提供机械动力。这使得Voltec兼具串联混合动力和功率分流并联混合动力的特点，而通用汽车主要将Volt宣传为增程式电动汽车，而非传统混合动力汽车。 第一代系统使用了一个复杂的变速箱，包含两个电机-发电机、一个行星齿轮组、三个离合器、一个扭矩阻尼联轴器、减速齿轮组和一个差速器。其控制策略支持纯电动模式和电量维持模式，在后者中发动机发电或辅助推进。第一代量产Volt上市时使用16千瓦时电池，后来容量有所增加，根据参考资料，其电动续航里程约为41英里。相关应用包括凯迪拉克ELR以及以霍顿Volt和欧宝/沃克斯豪尔Ampera名义在国际上销售的版本。 2016车型年，通用汽车推出了第二代Voltec系统。它将1.5升四缸发动机与18.4千瓦时电池配对，并将雪佛兰Volt的估计电动续航里程提高到约52英里。第二代变速箱更轻，并在混合动力运行中更倾向于频繁的机械发动机辅助。其两个较小的电机-发电机和两个行星齿轮组实现了两种电量消耗模式和三种电量维持模式。 第二代设计的变体用于非插电式雪佛兰Malibu Hybrid和后轮驱动凯迪拉克CT6插电式混合动力车，后者采用纵向4EL70变速箱。因此，Voltec与其说是一个标准化的面向消费者的品牌，不如说是一系列相关的通用汽车推进系统，适用于不同的车辆布局和电池配置。雪佛兰Volt和凯迪拉克CT6插电式混合动力车已停产，通用汽车随后将其电气化战略转向更新的专用电池电动平台，使Voltec成为一个具有历史意义但不再活跃的生产架构。

通用汽车从E-Flex概念开发了Voltec，试图标准化多种电动推进车辆的核心部件。E-Flex推进系统在2007年底特律北美国际车展上的雪佛兰Volt概念车中公开亮相。通用汽车将该概念描述为增程式电动汽车：电池和电动牵引电机提供主要推进力，而单独的发动机-发电机可在需要时发电。提议的架构旨在接受不同的能源，包括汽油、乙醇、柴油或潜在的燃料电池，尽管量产车使用汽油发动机。 概念系统将16千瓦时锂离子电池与120千瓦电动牵引电机和小型发动机-发电机相结合。其设计可以作为串联混合动力运行，因为发动机通常发电而不是直接驱动车轮。它也具有功率分流特性，因为行星齿轮组和离合器允许在特定电量维持条件下进行机械发动机辅助。这一区别是Voltec工程身份的核心：电力推进仍然是主要运行原则，但变速箱可以在电池电量低时混合电力和机械动力。 第一个量产Voltec系统出现在雪佛兰Volt中，其生产于2010年11月开始。其4ET50变速箱以及凯迪拉克ELR中使用的相关4ET55单元集成了两个电机、一个行星齿轮组、三个离合器、一个扭矩阻尼装置、减速齿轮组和一个差速器。该系统支持电量消耗电动模式和电量维持模式。在一种模式中，汽油发动机驱动发电机；在另一种模式中，发动机可以通过功率分流布置辅助电动机。电池在受控的荷电状态窗口内管理，而不是在正常操作中完全耗尽。 第一代架构还支持国际衍生车型。雪佛兰Volt在澳大利亚作为霍顿Volt销售，在欧洲和英国作为欧宝或沃克斯豪尔Ampera销售。凯迪拉克在ELR中使用了该系统，这是一款与Volt紧凑型车辆架构相关的豪华轿跑车。通用汽车还探索了相关概念，包括凯迪拉克Converj、凯迪拉克Provoq、欧宝Flextreme、欧宝Flextreme GT/E和欧宝Monza概念车。 2016车型年，通用汽车推出了第二代Voltec动力系统。重新设计的雪佛兰Volt使用18.4千瓦时电池和1.5升四缸发动机-发电机，将估计电动续航里程从约41英里提高到52英里。5ET50变速箱使用两个行星齿轮组和更轻的电机-发电机，与早期单元相比减轻了变速箱质量。其运行策略在电量维持期间更接近并联混合动力布置，发动机更频繁地提供机械推进，并由电机辅助。 通用汽车将这一第二代设计适配到其他车辆。2016款雪佛兰Malibu Hybrid使用了相关的非插电式变速箱和更小的电池，这意味着它主要在电量维持模式下运行。凯迪拉克CT6插电式混合动力车使用纵向4EL70变速箱，适用于前置发动机、后轮驱动布局。其额外的齿轮和离合器将Voltec概念适应于更大的豪华车辆，同时保留双电机电动运行。 Voltec最终被更新的通用汽车电气化计划和专用电池电动车辆平台所取代。其重要性在于建立了传统内燃机车辆与纯电动汽车之间的生产就绪桥梁，结合了可观的电动续航里程、车载燃料增程器和复杂的功率分流控制。

• 2016

  第二代应用扩展

  [1]GM Voltec powertrainen.wikipedia.org

  相关的第二代单元出现在雪佛兰Malibu Hybrid和凯迪拉克CT6插电式混合动力车中。

• 2015

  第二代Voltec为改款Volt发布

  [1]GM Voltec powertrainen.wikipedia.org

  通用汽车为2016款雪佛兰Volt推出了重新设计的系统，包括18.4千瓦时电池和1.5升发动机-发电机。

• 2014

  第一代电池容量增加

  [1]GM Voltec powertrainen.wikipedia.org

  第一代Volt电池从最初的16千瓦时总容量增加到16.5千瓦时，后来增加到17.1千瓦时。

• 2010

  第一代Voltec开始生产

  [1]GM Voltec powertrainen.wikipedia.org

  第一辆雪佛兰Volt于11月开始生产，确立了Voltec作为商业车辆动力系统的地位。

• 2007

  E-Flex概念亮相

  [1]GM Voltec powertrainen.wikipedia.org

  通用汽车在雪佛兰Volt概念车中展示了E-Flex推进系统，并提出了具有可互换能源的模块化电动驱动架构的想法。

一种以电池为主的电气化动力系统，旨在提供电动驾驶体验，同时通过基于汽油的电量维持和混合动力运行保持长途可用性。

• 插电式混合动力和增程式电动动力系统 · 2010

  第一代Voltec动力系统

  第一个量产Voltec系统使用以电池为主的电动传动系统，并配备汽油发动机-发电机用于电量维持操作。其4ET50和4ET55变速箱结合了两个电机、一个行星齿轮组、三个离合器和主减速器。该系统可以在纯电动模式、串联混合动力发电模式以及发动机提供有限机械辅助的功率分流模式下运行。它为雪佛兰Volt和凯迪拉克ELR以及密切相关的国际Volt和Ampera衍生车型提供动力。

• 插电式混合动力和混合动力系统 · 2015

  第二代Voltec动力系统

  随着改款2016款雪佛兰Volt推出，第二代系统使用18.4千瓦时电池、1.5升四缸发动机-发电机、两个较小的电机-发电机和5ET50变速箱。两个行星齿轮组和改进的离合器布置允许两种电量消耗模式和三种电量维持模式。该设计比其前身更轻，并在混合动力操作中更频繁地使用机械发动机辅助。

• 非插电式混合动力变速箱 · 2016

  用于雪佛兰Malibu Hybrid的Voltec 5ET50

  Malibu Hybrid使用了第二代Voltec双电机变速箱的相关版本，配备更小的电池且无插电充电能力。它主要在电量维持模式下运行，并省略了Volt双电机电量消耗模式所需的离合器布置。电机-发电机转子也与Volt中使用的不同。

• 后轮驱动插电式混合动力变速箱 · 2017

  用于凯迪拉克CT6插电式混合动力车的Voltec 4EL70

  CT6插电式混合动力车使用纵向4EL70变速箱，源自第二代Voltec布置。额外的行星齿轮和离合器使该系统适应前置发动机、后轮驱动的豪华轿车。变速箱保留双电机电动运行，并通过传动轴将其输出连接到后轮。

• 2015

  为第二代Volt重新设计Voltec换代

  背景

  通用汽车寻求更大的电动续航里程、更低的系统质量和更高的混合动力效率。

  采取的行动

  第二代系统增加了更大的电池、新的发动机-发电机、改进的电机-发电机以及带有两个行星齿轮组的更轻变速箱。

  后续影响

  重新设计的架构提供了估计52英里的电动续航里程，并适配于Malibu Hybrid和CT6插电式混合动力车。

  来源

• 2010

  推出第一代Voltec系统新品

  背景

  通用汽车寻求将电动优先的车辆商业化，该车辆能够在不完全依赖公共充电基础设施的情况下进行长途旅行。

  采取的行动

  公司开始生产雪佛兰Volt，配备电池电动传动系统、汽油发电机和混合动力变速箱。

  后续影响

  Voltec扩展到凯迪拉克ELR以及国际Volt和Ampera衍生车型。

  来源

• 2007

  采用模块化电动驱动架构战略

  背景

  通用汽车提出E-Flex作为跨车辆共享核心电动推进组件的方式，同时允许不同的车载电源。

  采取的行动

  提议的架构将电池电动推进置于中心，并允许由汽油发动机-发电机或其他潜在能源提供电力。

  后续影响

  该概念成为生产Voltec系统的基础，用于雪佛兰Volt及相关车辆。

  来源

1. 1GM Voltec powertrainen.wikipedia.org