混动百科 | 第一代上汽EDU混动系统:有创新,也有遗憾

最近随着多家自主品牌DHT混动系统的产品化,让我不得不回想起一家起步很早,但挺久没有换代的主机厂,那就是上汽,今天我就来补上这家早就该聊,却一直没聊的混动系统——「上汽EDU混动系统」。

结构特点:双电机+双离合+两档变速

上汽集团属于国内最早的一批自研混动系统的主机厂,早在2008年~2009年就开始立项,2013年上汽集团发布了混动系统第一代「上汽EDU混动系统」(或称为「EDU电驱系统」)并为其申请了专利。

第一代上汽EDU混动系统结构爆炸图

第一代「上汽EDU混动系统」属于我们此前介绍过的「串并联式架构」,其由一枚「发动机」和两个「电机」组成,其中一个是主要用于发电和调整「发动机」转速的「P1电机」(ISG        电机),而另一个则是主要用于驱动的「P2电机」(TM电机)。

第一代上汽EDU混动系统结构示意图(仅供参考)

三大动力组件被两套「离合器」、一组「同步器」以及若干变速齿轮等组件相连接。其中第一组「离合器C1」控制「发动机」接入整个系统,而「离合器C2」长期处于闭合状态(后文详解),主要负责将「P2电机」的功率接入到系统中。

第一代上汽EDU混动系统结构示意简图(仅供参考)

而这套系统能在此后的几年中获得了国家颁布的多个奖项的原因则在于,系统中还加入了2挡变速机构(2AMT),而其设计的初衷是让「发动机」和「电机」都能维持在相对高效率的运转区间。放在今天看,好像也没有什么了不起,但放在那个连单挡混动系统都没搞明白的年代,实属巨大的挑战。

工作原理:面面俱到,稍显复杂

第一代上汽EDU混动系统工作原理表(仅供参考)

第一代「上汽EDU混动系统」的结构决定了这套系统可以实现纯电模式、串联模式、并联模式和动能回收模式等几乎所有的混动模式。此前的章节中,我们已经罗列的官方给出的6种工作模式的基本逻辑(见上表)。由于2挡变速机构的存在,我将其继续细化,推导出至少14种工作模式的可能性,下面就让我们看看具体到底有哪些。

纯电模式:在「电池」的电量充足或车辆对扭矩的需求适中时,「电池」供电给「P2电机」并由「P2电机」直接输出动力,最终到达轮端。从上图中,我们已经可以看到,所谓的2挡变速,就是通过左侧的齿轮或右侧的齿轮进行变速,而动力耦合的时机则是通过「电机控制器」做出决定,通过「同步器」进行物理调节,后面的换挡逻辑基本相同,所以此后不再赘述,大家可以通过动图进行理解;

串联模式:当「电池」的电量较低或车辆对扭矩的需求较低时,「发动机」作为「增程器」带动「P1电机」发电,大部分情况下「P1电机」发出的电能作为「电池」补能所用,此时,仍然由「P2电机」作为唯一的驱动源;

并联模式:当需要较大扭矩时,那么所有能驱动的单元则必须全部参与,「离合器C1」闭合,「发动机」直接接入驱动,「P1电机」在「发动机」的带下持续发电,必要时直接为「P2电机」供电,「P2电机」并联介入驱动;

行车充电:行车过程中,「电池」电量低于规定值时,这时候「发动机」的作用便要被放大,虽然大部分情况下,此刻系统仍然保持着「并联模式」的工作状态,但对「P2电机」的控制逻辑则会做出调整。若「电池」的电量过低,且系统判断「P1电机」所供的电量同样不适合拖动「P2电机」驱动,那么系统将短暂地进入「发动机直驱」模式。所以,我在上图中也加入了「发动机直驱」的这种工况图;

驻车充电(怠速充电):当车辆处于静止状态,且「电池」电量低于规定值时,「发动机」怠速带动「P1电机」,为「电池」充电补能;

动能回收模式:当滑行或踩下制动踏板时,系统将从轮端和系统内部进行回收,若车辆正处于「并联模式」行驶时,那么两个「电机」同时工作;而当车辆处于「纯电模式」时,「P2电机」进行动能回收。

第一代上汽EDU混动系统工作模式原理图(动图,仅供参考)

这里回收一下谈结构时留下的问题『「离合器C2」为什么是常闭?』,从上图中,我们可以看出,第一代「上汽EDU混动系统」是一套倾向于电驱的混动系统,换言之,有大量的工况需要「P2电机」参与工作,故此,控制接入该「P2电机」的「离合器」在大多数工况下都是闭合状态。

优点即缺点:提升有难度,变革成定局

第一代「上汽EDU混动系统」的优点,也可以说是其最大的设计特点,即是加入了2挡的变速机构,可以更好地实现「电机」和「发动机」的工作点的调节。

两挡齿轮与同步器的布局示意图(图片源自网络)

比如通过换挡放大「P2电机」的扭矩,使得纯电的起步可以更带劲儿一些,此外,多了一档也可以让「发动机」能更早地介入整套动力系统,在保证油耗的同时,扩大了「发动机」经济工作的区域。

2014款荣威550 Plug-in旗舰版(图片源自网络)

第一代「上汽EDU混动系统」的代表车型为荣威550 Plug-in,以2013年「荣威550 Plug-in」(2014款旗舰版)为例,其配备了一枚1.5L的「发动机」(并不是1.0T的三缸机哦~),其最大功率为80kW,「P1电机」和「P2电机」的最大功率为27kW和50kW,从参数上看,动力性能较比亚迪第一代的「DM混动系统」强了不少,但额定的持续输出功率和扭矩却依然保留着那个年代的味道,估计也是考虑到燃油经济性的问题。

2014款荣威550 Plug-in旗舰版参数(仅供参考)

只是第一代「上汽EDU混动系统」缺点也不少,首先2挡的变速机构就是一把『双刃剑』,对于换挡的逻辑控制难度很高,因为每一次换挡都需要走3个步骤:

1. 首先先要将「同步器」脱开,这就意味着需要进行动力中断;

2. 然后对「电机」进行下一个挡位的转速与扭矩同步;

3. 最终『咯嘣』一声进行对接,这就意味着存在顿挫的可能。

离合器故障故障案例示意图

所以,从当时不少车主(特别是专车司机)的体验来看,这套系统在换挡时的顿挫无法避免的。此外,在我们的维修案例中,遇到的比较多的是「离合器C2」的故障,由于一般车主开这车都比较猛(动力较弱,所以脚头就会猛),常闭「离合器C2」的故障就会较多。

被第一代上汽EDU混动系统塞满的发动机舱(图片源自网络)

第一代「上汽EDU混动系统」还有一个令人头疼的结构缺点——横向占用空间过大!虽然整套系统不是简单的『油改电』设计思路,但不得不承认,其「混动变速器」的体积仍然无法与当时「本田i-MMD混动系统」的体积优化相比。

3轴 vs 2轴+2挡变速器,逻辑不同

由于「本田i-MMD混动系统」使用三条平行轴,双电机可以上下放置,利用了纵向空间。而第一代「上汽EDU混动系统」是两条轴,两个「电机」无法上下放置,故此,横向空间很难得到优化。这也为第二代「上汽EDU混动系统」的诞生埋下了伏笔。

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