起动箱

新能源汽车国内混动技术路线应用派简析

发布时间:2024/6/3 12:44:22   
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关于混动的分类,五花八门,千奇百怪,目前有主流的,或者宣传中经常见到的3种分类方式,一种是按混合的“强度"分为微混,弱混,中混,强混等等名字的方式,一种是按混动模式分为串联,并联,混联的方式,以及一种按照混动位置分为P0~P4的方式。本文主要简介现在宣传显得比较“专业”的一种分类方式,即按照电气化部件(电机)的放置位置进行分类。

P0电机置于变速器之前,发动机皮带驱动BSG电机;P1电机置于变速器之前,安装在发动机曲轴上,在离合器之前。这两种构型可以结合在一起来说,在汽车发动机的附件部分,会有皮带和很多轮子,皮带将发动机的动力输出到空调压缩机,水泵,或者正时等各种各样部件上,这其中就包括一个发电机,为全车提供12V电源。而如果把这个发电机换成一个强力电动机,再配个电池,那么就是所谓的BSG,也就是P0位置的混动了。在发动机曲轴的输出侧,也就是飞轮的位置,还有另一个电机,即启动电机,发动机启动就是靠它带动的。那么如果将这个电机集成到飞轮里,将飞轮作为电机的转子,而这个电机又兼具发电机功能,再配上个电池,那么它就叫ISG,也就是P1混动。因为ISG电机直连曲轴,动力就会强劲一些,当然因为体积小的原因成本也就高一些,取消发电机所带来的节约微乎其微。另一方面,因为空调和BSG由同一根皮带上驱动,P0可以发动机停止时依然运行空调,而P1则只能换用电动空调压缩机才可以实现。

P2电机置于变速箱的输入端,在离合器之后,这种构型即在原有动力总成基础上,在发动机与变速器之间加入一套电动机和两个离合器,来实现混动,P2混动的介入位置在变速箱输入轴处,接入位置前后需要有两个离合器,而电机的接入方式可以选择在离合器之间采用夹心饼干的方式,或者使用皮带,链条,齿轮等其他方式连结。P2混动优点非常多,比如功率大,对油车改动小,控制策略简单,且可以匹配所有非手动的变速器。变速器的所有档位都可以被电机利用,电机本身不需要太大的扭矩,可以节省成本、减小电机的体积,传统内燃机相比,节油效率提高约30%左右,插电式混合动力节油效率更高。P2结构电机与离合模块不集成,开发成本低,技术难度不大,但是对于横置发动机来说,占用机舱轴向尺寸,整车布局困难;P2结构高度集成结构复杂,开发成本高昂,技术难度大,目前P2的集成技术主要掌握跨国巨头手中,国内的技术尚不成熟;因P2结构夹在变速器与发动机之间,驱动电机受温度影响非常明显,发动机高温热辐射促进电机温升加速,从而导致电机降功率运行,减少动力输出,影响动力系统性能。

P3电机置于变速器的输出端,由皮带、齿轮或与发动机同轴连接,同源输出,电机与变速箱的输出轴耦合,可以离变速箱有一定距离,更靠近传动轴,一般采用齿轮或链条传动。P3构型由发动机、发电机/起动机、电动机通过动力耦合装置共同组成动力单元。可以工作在纯电驱动模式、混合动力驱动模式与发动机驱动模式下。驱动更直接,电机在纯电模式下,为电机直接驱动减速器将动力传动后轮,不经过变速器等部件,动力直接高效;能量回收直接,相比电机在变速箱前的P0、P1和P2布局,P3最主要的优势是纯电驱动和动能回收的效率比较高;节油效果显著,与传统燃油车相比,节油效果提升约20%~30%。P3因为电机必须与车轴相连,因此电机无法用于启动发动机,因此P1位置的中低压启动电机仍然是必须的,而且为了满足自动启停的需要,电机的功率也不能太小,电池也需要加大;电机无法与变速箱或发动机进行整合,需要占用额外的体积。

P4电机置于变速箱之后,与发动机的输出轴分离,一般驱动后轮。电动机单独驱动一根轴,比如发动机驱动前轴,电动机驱动后轴,或者后置的车,发动机驱动后轴,电动机驱动前轴,这样的话电机和发动机没有任何机械联系,而是通过地面进行耦合。通过这样的方式,可以实现电4驱,不过一般这样的系统都会在其他位置(主要是P0和P2)加一个电机,毕竟P4的电机也是需要电的。需要说明的是,P4结构没有单独存在的,一般都是以P0+P4\P1+P4等组合工作,其的最大优势是不需要传动轴的基础上还能实现四驱。缺点是,P4架构需要有独立的减速器、差速器、半轴等传动结构,体积较大,需要车辆对整个后副车架、悬架等进行全新设计,其次是在车辆没电状态下,P4结构会成为一个很大负担,增加油耗。

还有一种把电机放在变速器上(即由皮带或齿轮连接的)或集成在变速器内的构型称为PS。P0-P4只是不同的混动架构技术路线,影响一台车的还有发动机热效率、系统集成度、系统匹配的软件算法、电池包能量密度等等。

个人业余简析(文中配图来源于互联网),不足之处欢迎有研究及爱好的人士

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