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汽車軟板之關(guān)于混動汽車架構(gòu)內(nèi)幕的詳細(xì)介紹

2020-03-26 11:04

  就現(xiàn)階段純電車型的產(chǎn)品力來說,是無法滿足現(xiàn)有消費(fèi)者的全部出行需求,但是時代的發(fā)展促進(jìn)了“出行革命”的必然。汽車軟板小編了解到,在這樣的一個時間節(jié)點(diǎn)中,就需要一個承載過渡作用的車型存在,那混動車型的出現(xiàn)就肩負(fù)起這個過渡的作用。

  現(xiàn)階段簡單意義上講,所謂混動車型無非就是由燃油發(fā)動機(jī)和電動機(jī)組成混合動力的汽車。 但是,發(fā)動機(jī)和電機(jī)之間組合問題上卻是充滿著“內(nèi)幕”,所以今天便為大家揭開混動系統(tǒng)背后的故事!說完了背景知識,下面我們結(jié)合具體車型,完整地給大家介紹下人們常說的P0-P4混動架構(gòu)都是什么情況。這些知識不僅有利于讓你在朋友交流中獲得“汽車專家”的稱號,更有助于你擦亮雙眼,選擇適合自己需求的混動車型。

  簡單來說,“P0-P4”只是混動車型上電機(jī)相對于發(fā)動機(jī)和變速箱不同布局位置的簡稱。其中“P”所代表的就是電機(jī),而“0-4”則代表電機(jī)所處的不同位置。P0架構(gòu)電機(jī)的位置在發(fā)動機(jī)的皮帶端,它的別名也叫BSG電機(jī)。結(jié)構(gòu)上看,它是位于發(fā)動機(jī)皮帶端的啟動發(fā)電一體式電機(jī),通過皮帶與發(fā)動機(jī)曲軸相連接。這種連接也被稱為“軟連接”。

  P0架構(gòu)電機(jī)相較于傳統(tǒng)的啟動電機(jī)擁有更大的功率。軟板廠舉個例子,比如,目前比亞迪車型上所搭載的P0電機(jī)功率在25kW,長城P8上則為15kW。其最大的作用有兩個,一個是可以直接控制發(fā)動機(jī)的啟動轉(zhuǎn)速。在車輛行駛過程中,P0架構(gòu)電機(jī)可以直接將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速“推”到更經(jīng)濟(jì)的合適區(qū)間,再點(diǎn)火啟動。這不僅可以提升發(fā)動機(jī)的工作效率,還能有效增加發(fā)動機(jī)介入時整套混動系統(tǒng)的平順性。

關(guān)于混動汽車架構(gòu)內(nèi)幕的詳細(xì)介紹

  P0架構(gòu)的另一個優(yōu)勢,則是系統(tǒng)擁有更高的發(fā)電效率。因?yàn)榕c發(fā)動機(jī)皮帶端相連接,只要發(fā)動機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn),P0架構(gòu)電機(jī)便可以持續(xù)發(fā)電并儲存到電池中。當(dāng)然,考慮到發(fā)動機(jī)“燒油發(fā)電”的轉(zhuǎn)換效率,該電機(jī)并非一直處于發(fā)電狀態(tài),混動系統(tǒng)會根據(jù)發(fā)動機(jī)實(shí)時工況進(jìn)行判斷,在發(fā)動機(jī)處于高效區(qū)間時啟動發(fā)電。

  從應(yīng)用上來看,P0架構(gòu)被廣泛應(yīng)用在MHEV車型上,這也就是大家常見的48V混動系統(tǒng)。從效果上看,它可以明顯提升整套混動系統(tǒng)的工作效率并降低油耗。此外,柔性電路板廠還發(fā)現(xiàn),由于電機(jī)布置位置并不復(fù)雜,因此目前主流車型車型都會加入P0架構(gòu)電機(jī),最有代表性的就是吉利博瑞GE的MHEV版。

  此外,P0架構(gòu)并非單獨(dú)出現(xiàn)在MHEV車型上。例如,寶馬X1 PHEV便根據(jù)P0電機(jī)加入了SAVE模式,從而改善城際間通勤的效率。尤其當(dāng)車輛在高速路上時,發(fā)動機(jī)本身處于高效工況,P0電機(jī)可以一直為電池充電。之后,這些電量可以用在城市中的純電行駛,實(shí)現(xiàn)整車綜合效率的最大化。

  P1架構(gòu)電機(jī)也被稱作為ISG電機(jī),位置在P0之后。P1架構(gòu)電機(jī)的設(shè)計(jì)可以說是所有混動架構(gòu)中最“非主流”的一個。它的電機(jī)并不獨(dú)立存在,而是連接到發(fā)動機(jī)本體。電機(jī)的定子直接與發(fā)動機(jī)結(jié)合,而轉(zhuǎn)子則直接設(shè)計(jì)在曲軸上,這種連接方式也被稱為“硬連接”。

  P1架構(gòu)的優(yōu)勢在于,電機(jī)是可以直接提供動力,結(jié)構(gòu)上也更為緊湊,動力的傳遞效率也會強(qiáng)于P0架構(gòu)。但它的缺陷也十分明顯:為滿足其布置方式,整個發(fā)動機(jī)需要重新設(shè)計(jì)。這種流程的工作量基本等同于重新研發(fā)一套動力系統(tǒng)。不僅設(shè)計(jì)復(fù)雜成本高昂,后期維修保養(yǎng)也更麻煩。

  此外,P1架構(gòu)的電機(jī)動力輸出是經(jīng)由曲軸傳遞到變速箱再到車輪,傳遞效率會高于P0架構(gòu),但相較于其他布置形式依舊屬于低效率類別。同時,因?yàn)橘N近發(fā)動機(jī),所以P1架構(gòu)電機(jī)必然會受到發(fā)動機(jī)溫度的影響。所以,這個架構(gòu)目前市面上基本上很少應(yīng)用。此前也僅有老款本田CR-Z和本田Insight。

  P2架構(gòu)的電機(jī)位于發(fā)動機(jī)和變速箱之間,動力直接通過變速箱輸出到輪上。這種架構(gòu)的最大結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在于電機(jī)前后均有離合器存在。通過兩個離合器的協(xié)作,車輛可實(shí)現(xiàn)純電、純油和混動三種工作模式。相比較前兩種架構(gòu),P2架構(gòu)的電機(jī)可以擁有更高的傳遞效率。同時,由于電機(jī)位于變速箱輸入端,動力可以充分利用變速箱中的各檔位齒比,從而實(shí)現(xiàn)更高的純電車速。此外,P2架構(gòu)電機(jī)成熟度更高,且不用對發(fā)動機(jī)和變速箱本體進(jìn)行重新設(shè)計(jì),能夠有效降低成本。

  但是,P2架構(gòu)也擁有著明顯的劣勢。因?yàn)镻2架構(gòu)中電機(jī)位于發(fā)動機(jī)和變速箱之間,所以對于橫置發(fā)動機(jī)布局的車型來說尺寸太大了,需要更高的系統(tǒng)集成度。同樣,P2架構(gòu)的電機(jī)也注定會受到發(fā)動機(jī)變速箱工作溫度的影響。此外,采用P2架構(gòu)車型在由純電切換到混動模式時,變速箱一端的離合器會先切斷動力連接,同時發(fā)動機(jī)一端的離合器會完成結(jié)合。此時P2架構(gòu)的電機(jī)會將發(fā)動機(jī)推到合適轉(zhuǎn)速再啟動,最終再連接變速箱一端離合器。這也就意味著,模式切換的過程中車輛會出現(xiàn)動力中斷的情況呢,這就要求車企具備整個系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力。

  目前,以大眾為主的合資品牌PHEV車型多以P2架構(gòu)來實(shí)現(xiàn)混動技術(shù)。因?yàn)镻2架構(gòu)對軸向空間要求較高,所以實(shí)際應(yīng)用車型多以中型車和大中型車為主。為此,采埃孚就曾專為P2架構(gòu)推出專屬的9AT變速箱。作為中國特色,P2.5架構(gòu)更多出現(xiàn)在自主品牌車型上。原因很簡單,大家的車多以緊湊級車為主,發(fā)動機(jī)艙及軸向空間無法容納P2架構(gòu)。所以大家另辟蹊徑,直接將電機(jī)設(shè)計(jì)到變速箱上。這種方案的集大成者,便是吉利。

關(guān)于混動汽車架構(gòu)內(nèi)幕的詳細(xì)介紹

  吉利的P2.5架構(gòu)是將電機(jī)設(shè)計(jì)在雙離合變速箱上,將電機(jī)的輸出端直接接入變速箱偶數(shù)軸。也就是說,吉利混動車的電機(jī)動力也是經(jīng)由變速箱傳遞到車輪。電機(jī)可以充分利用變速箱偶數(shù)軸,也就是為什么吉利60kW電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)120km/h的速度巡航。而發(fā)動機(jī)的動力則更多經(jīng)由奇數(shù)軸傳遞。

  P2.5架構(gòu)最大的優(yōu)勢在于研發(fā)難度低,系統(tǒng)尺寸小,可以充分滿足了現(xiàn)階段自主品牌的需求。但由于電機(jī)本身功率較低,車輛動力表現(xiàn)成為了劣勢。另外,電路板廠獲悉,因?yàn)榧鸓2.5架構(gòu)的整套混動系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)的啟動電機(jī),系統(tǒng)只能拿通過P2.5架構(gòu)的動力電機(jī)來啟動發(fā)動機(jī),因此車輛硬件結(jié)構(gòu)導(dǎo)致每一次啟動,發(fā)動機(jī)都要經(jīng)過變速箱齒輪,這也無形當(dāng)中就增加了離合器的磨損次數(shù)。

  同時,車輛在由純電模式切換到混動模式時需要同樣的流程,這也意味著效率降低的同時還會增加頓挫的感受。P3架構(gòu)的電機(jī)位置位于變速箱的輸出軸,更接近車輪。因此某種意義上講,P3架構(gòu)電機(jī)的位置并不接入燃油發(fā)動機(jī)動力系統(tǒng),更像是位于變速箱“后面”的一套獨(dú)立電驅(qū)動系統(tǒng)。從整體角度看,系統(tǒng)采用并聯(lián)式混動架構(gòu)。

  由于P3架構(gòu)獨(dú)立于燃油動力系統(tǒng)且更靠近車輪,所以電機(jī)需要搭配固定齒比減速器。這意味著搭載P3架構(gòu)的混動系統(tǒng)在動力表現(xiàn)上更接近于電動車,動力響應(yīng)更為及時。同時,更接近電動車的配置形式也意味著P3架構(gòu)擁有更高的動能回收效率。

  但是由于需要獨(dú)立搭配減速器,這意味著系統(tǒng)將占據(jù)更多空間。同時,P3架構(gòu)的電機(jī)可以直接將動力傳遞到車輪,所以是無法直接啟動發(fā)動機(jī),且驅(qū)動過程中是無法兼顧動力輸出和反向充電。所以,P3架構(gòu)都需要組合P0架構(gòu)來提升整套系統(tǒng)的工作效率。

  比亞迪第二代DM系統(tǒng)就是采用了單獨(dú)的P3架構(gòu)。而在實(shí)際用車過程中,第二代DM系統(tǒng)的真實(shí)反饋卻是“有電沒電兩臺車”。因此在第三代DM系統(tǒng),比亞迪則加入了P0架構(gòu),進(jìn)而有效降低了第二代DM系統(tǒng)的劣勢。相較于P3架構(gòu),P4架構(gòu)應(yīng)該用“自立”來形容。相比較前四種“依附”發(fā)動機(jī)和變速箱的方案,P4架構(gòu)的電機(jī)位置完全“另起爐灶”,放到了后軸上。我們常能看到“電四驅(qū)”就是由位于后軸的電機(jī)實(shí)現(xiàn)的

  P4架構(gòu)最大好處在于整體架構(gòu)與動力總成無硬性連接的同時,還實(shí)現(xiàn)四驅(qū)功能且避免了傳動軸和差速器帶來的效率損失和額外車重。 但是,P4架構(gòu)的電機(jī)使得整個車輛后懸架結(jié)構(gòu)需要重新設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)師一方面要考慮到電機(jī)及減速器的布局,另一方面也需要考慮到電機(jī)動力輸出時后懸架結(jié)構(gòu)的抗扭性,開發(fā)的難度以及實(shí)現(xiàn)的成本都非常高。

  需要明確的是,P4架構(gòu)基本上沒有單獨(dú)存在的,現(xiàn)階段更多是以P0+P4或者P2+P4的組合形式出現(xiàn)。例如寶馬X1 PHEV就是由P0+P4組合的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的混動形式,這代表這款車在純電模式下將是會擁有后驅(qū)車的動態(tài)表現(xiàn)。

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