侵权投诉
订阅
纠错
加入自媒体

关于混动汽车的架构内幕,都在这里

2019-11-04 10:03
亿欧网
关注

作者丨王新宇

编辑丨周   到

设计丨付洪远

就现阶段纯电车型的产品力来说,是无法满足现有消费者的全部出行需求,但是时代的发展促进了“出行革命”的必然。在这样的一个时间节点中,就需要一个承载过渡作用的车型存在,那混动车型的出现就肩负起这个过渡的作用。

现阶段简单意义上讲,所谓混动车型无非就是由燃油发动机和电动机组成混合动力的汽车。 但是,发动机和电机之间组合问题上却是充满着“内幕”,所以今天便为大家揭开混动系统背后的故事!

混动系统的“P0-P4架构”是什么?

说完了背景知识,下面我们结合具体车型,完整地给大家介绍下人们常说的P0-P4混动架构都是什么情况。这些知识不仅有利于让你在朋友交流中获得“汽车专家”的称号,更有助于你擦亮双眼,选择适合自己需求的混动车型。

简单来说,“P0-P4”只是混动车型上电机相对于发动机和变速箱不同布局位置的简称。其中“P”所代表的就是电机,而“0-4”则代表电机所处的不同位置。

混动系统的最强辅助:P0架构

P0架构电机的位置在发动机的皮带端,它的别名也叫BSG电机。结构上看,它是位于发动机皮带端的启动发电一体式电机,通过皮带与发动机曲轴相连接。这种连接也被称为“软连接”。

混动系统P0架构

( 混动系统P0架构 )

P0架构电机相较于传统的启动电机拥有更大的功率。比如,目前比亚迪车型上所搭载的P0电机功率在25kW,长城P8上则为15kW。其最大的作用有两个,一个是可以直接控制发动机的启动转速。在车辆行驶过程中,P0架构电机可以直接将发动机转速“推”到更经济的合适区间,再点火启动。这不仅可以提升发动机的工作效率,还能有效增加发动机介入时整套混动系统的平顺性。

P0架构的另一个优势,则是系统拥有更高的发电效率。因为与发动机皮带端相连接,只要发动机在运转,P0架构电机便可以持续发电并储存到电池中。当然,考虑到发动机“烧油发电”的转换效率,该电机并非一直处于发电状态,混动系统会根据发动机实时工况进行判断,在发动机处于高效区间时启动发电。

从应用上来看,P0架构被广泛应用在MHEV车型上,这也就是大家常见的48V混动系统。从效果上看,它可以明显提升整套混动系统的工作效率并降低油耗。此外,由于电机布置位置并不复杂,因此目前主流车型车型都会加入P0架构电机,最有代表性的就是吉利博瑞GE的MHEV版。

此外,P0架构并非单独出现在MHEV车型上。例如,宝马X1 PHEV便根据P0电机加入了SAVE模式,从而改善城际间通勤的效率。尤其当车辆在高速路上时,发动机本身处于高效工况,P0电机可以一直为电池充电。之后,这些电量可以用在城市中的纯电行驶,实现整车综合效率的最大化。

混动系统中的“非主流”:P1架构

P1架构电机也被称作为ISG电机,位置在P0之后。P1架构电机的设计可以说是所有混动架构中最“非主流”的一个。它的电机并不独立存在,而是连接到发动机本体。电机的定子直接与发动机结合,而转子则直接设计在曲轴上,这种连接方式也被称为“硬连接”。

混动系统P1架构

( 混动系统P1架构 )

P1架构的优势在于,电机是可以直接提供动力,结构上也更为紧凑,动力的传递效率也会强于P0架构。但它的缺陷也十分明显:为满足其布置方式,整个发动机需要重新设计。这种流程的工作量基本等同于重新研发一套动力系统。不仅设计复杂成本高昂,后期维修保养也更麻烦。

此外,P1架构的电机动力输出是经由曲轴传递到变速箱再到车轮,传递效率会高于P0架构,但相较于其他布置形式依旧属于低效率类别。同时,因为贴近发动机,所以P1架构电机必然会受到发动机温度的影响。所以,这个架构目前市面上基本上很少应用。此前也仅有老款本田CR-Z和本田Insight。

混动系统届的“主流”:P2架构

P2架构的电机位于发动机和变速箱之间,动力直接通过变速箱输出到轮上。这种架构的最大结构特点在于电机前后均有离合器存在。通过两个离合器的协作,车辆可实现纯电、纯油和混动三种工作模式。

混动系统P2架构

(混动系统P2架构)

相比较前两种架构,P2架构的电机可以拥有更高的传递效率。同时,由于电机位于变速箱输入端,动力可以充分利用变速箱中的各档位齿比,从而实现更高的纯电车速。此外,P2架构电机成熟度更高,且不用对发动机和变速箱本体进行重新设计,能够有效降低成本。

但是,P2架构也拥有着明显的劣势。因为P2架构中电机位于发动机和变速箱之间,所以对于横置发动机布局的车型来说尺寸太大了,需要更高的系统集成度。同样,P2架构的电机也注定会受到发动机变速箱工作温度的影响。

此外,采用P2架构车型在由纯电切换到混动模式时,变速箱一端的离合器会先切断动力连接,同时发动机一端的离合器会完成结合。此时P2架构的电机会将发动机推到合适转速再启动,最终再连接变速箱一端离合器。这也就意味着,模式切换的过程中车辆会出现动力中断的情况呢,这就要求车企具备整个系统的调节能力。

目前,以大众为主的合资品牌PHEV车型多以P2架构来实现混动技术。因为P2架构对轴向空间要求较高,所以实际应用车型多以中型车和大中型车为主。为此,采埃孚就曾专为P2架构推出专属的9AT变速箱。

混动系统的中国“网红”:P2.5架构

作为中国特色,P2.5架构更多出现在自主品牌车型上。原因很简单,大家的车多以紧凑级车为主,发动机舱及轴向空间无法容纳P2架构。所以大家另辟蹊径,直接将电机设计到变速箱上。这种方案的集大成者,便是吉利。

混动系统P2.5架构

( 混动系统P2.5架构 )

吉利的P2.5架构是将电机设计在双离合变速箱上,将电机的输出端直接接入变速箱偶数轴。也就是说,吉利混动车的电机动力也是经由变速箱传递到车轮。电机可以充分利用变速箱偶数轴,也就是为什么吉利60kW电机可以实现120km/h的速度巡航。而发动机的动力则更多经由奇数轴传递。

P2.5架构最大的优势在于研发难度低,系统尺寸小,可以充分满足了现阶段自主品牌的需求。但由于电机本身功率较低,车辆动力表现成为了劣势。另外,因为吉利P2.5架构的整套混动系统取消了传统的启动电机,系统只能拿通过P2.5架构的动力电机来启动发动机,因此车辆硬件结构导致每一次启动,发动机都要经过变速箱齿轮,这也无形当中就增加了离合器的磨损次数。

同时,车辆在由纯电模式切换到混动模式时需要同样的流程,这也意味着效率降低的同时还会增加顿挫的感受。

混动电机的上位者:P3架构

P3架构的电机位置位于变速箱的输出轴,更接近车轮。因此某种意义上讲,P3架构电机的位置并不接入燃油发动机动力系统,更像是位于变速箱“后面”的一套独立电驱动系统。从整体角度看,系统采用并联式混动架构。

WechatIMG285.jpeg

( 混动系统P3架构 )

由于P3架构独立于燃油动力系统且更靠近车轮,所以电机需要搭配固定齿比减速器。这意味着搭载P3架构的混动系统在动力表现上更接近于电动车,动力响应更为及时。同时,更接近电动车的配置形式也意味着P3架构拥有更高的动能回收效率。

但是由于需要独立搭配减速器,这意味着系统将占据更多空间。同时,P3架构的电机可以直接将动力传递到车轮,所以是无法直接启动发动机,且驱动过程中是无法兼顾动力输出和反向充电。所以,P3架构都需要组合P0架构来提升整套系统的工作效率。

比亚迪第二代DM系统就是采用了单独的P3架构。而在实际用车过程中,第二代DM系统的真实反馈却是“有电没电两台车”。因此在第三代DM系统,比亚迪则加入了P0架构,进而有效降低了第二代DM系统的劣势。

“独霸一方”的混动电机:P4架构

相较于P3架构,P4架构应该用“自立”来形容。相比较前四种“依附”发动机和变速箱的方案,P4架构的电机位置完全“另起炉灶”,放到了后轴上。其中的电机,仅用于后轴的动力输出。我们常能看到“电四驱”就是由位于后轴的电机实现的。

混动系统P4架构

( 混动系统P4架构 )

P4架构最大好处在于整体架构与动力总成无硬性连接的同时,还实现四驱功能且避免了传动轴和差速器带来的效率损失和额外车重。 但是,P4架构的电机使得整个车辆后悬架结构需要重新设计。设计师一方面要考虑到电机及减速器的布局,另一方面也需要考虑到电机动力输出时后悬架结构的抗扭性,开发的难度以及实现的成本都非常高。

需要明确的是,P4架构基本上没有单独存在的,现阶段更多是以P0+P4或者P2+P4的组合形式出现。例如宝马X1 PHEV就是由P0+P4组合的结构实现的混动形式,这代表这款车在纯电模式下将是会拥有后驱车的动态表现。

最后

如今,文章所说的P0-P4架构,更多是在PHEV车型上出现。当然,这并不意味只有PHEV车型才会搭载,早期的HEV车型也有类似的混动架构。只不过从整体效率优化的考虑来看,PHEV车型更适合P0-P4的混动形式。

同样考虑到综合效率最大化,未来的PHEV车型会越来越多的采用P0+Px的组合形式, 在提升效率的同时也能进一步满足消费者对混动车型的性能需求。

编辑:周到

版权声明

本文来源亿欧,经亿欧授权发布,版权归原作者所有。转载或内容合作请点击转载说明,违规转载法律必究。

作者:王新宇来源:亿欧

声明: 本文系OFweek根据授权转载自其它媒体或授权刊载,目的在于信息传递,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责,如有新闻稿件和图片作品的内容、版权以及其它问题的,请联系我们。

发表评论

0条评论,0人参与

请输入评论内容...

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码:

粤公网安备 44030502002758号