[汽車之家 新能源]  在發(fā)燒友和技術(shù)控眼中，新能源車更像一件藝術(shù)品，每一個(gè)核心部件都是其精髓所在。聊到純電動(dòng)車，他們會(huì)問你電池廠商或是電芯的供應(yīng)商，這可以視作車輛的第二品牌；聊到混合動(dòng)力汽車，他們會(huì)問你是“P幾”，這些黑話究竟代表什么意思呢？今天就跟大家科普下混合動(dòng)力汽車不同類型的電機(jī)架構(gòu)。

　　目前行業(yè)內(nèi)對(duì)于電機(jī)架構(gòu)的應(yīng)用方式各有不同，對(duì)于不同架構(gòu)下的具體應(yīng)用和解釋也略有不同，本文的出發(fā)點(diǎn)是梳理p0-p4架構(gòu)的基本原理以及應(yīng)用方式，以及不同組合方案的目的。

●P0-P4電機(jī)的定義與解析

　　在混合動(dòng)力汽車中，按電機(jī)位置的不同可分為P0-P4和Ps架構(gòu)，其中P代表電機(jī)位置（Position），不同位置的電機(jī)扮演著不同的角色，發(fā)揮的作用與車輛能耗、動(dòng)力性有直接關(guān)系，到底哪款混合動(dòng)力車型更適合你呢？

◆P0架構(gòu)：結(jié)構(gòu)簡單、成名早 

　　P0架構(gòu)的電機(jī)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)前端，其通過皮帶與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸相連，搭載P0電機(jī)的車型可以做到在等紅綠燈發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)的時(shí)候帶動(dòng)空調(diào)的機(jī)械壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)啟停、制動(dòng)能量回收發(fā)電，以及輔助動(dòng)力輸出。

『博世48V MHEV系統(tǒng)』

　　P0架構(gòu)的技術(shù)和結(jié)構(gòu)比較簡單，應(yīng)用也相對(duì)廣泛，許多司機(jī)朋友上車就關(guān)閉的自動(dòng)啟停系統(tǒng)就是典型的P0架構(gòu)，而自動(dòng)啟停的歷史可以追溯到上世紀(jì)70年代。與配備自動(dòng)啟停功能的車型相比，P0架構(gòu)采用較大功率的BSG（Belt-driven Starter/Generator；皮帶傳動(dòng)啟動(dòng)/發(fā)電一體化電機(jī)）電機(jī)，并配備了一塊容量更大的電池，能夠勝任帶動(dòng)壓縮機(jī)與輔助發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的工作。

　　在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)，P0電機(jī)能夠單獨(dú)帶動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)工作，減少發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速時(shí)間；車輛起步或加速時(shí)，P0電機(jī)能夠輔助發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，幫助發(fā)動(dòng)機(jī)快速擺脫低效工作區(qū)間，節(jié)油的同時(shí)能有效提升駕乘質(zhì)感。因?yàn)镻0電機(jī)通過串聯(lián)的方式將動(dòng)力傳遞給車輪，所以電機(jī)沒法撇開發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輪，也就沒有純電行駛模式。另外，由于P0電機(jī)通過皮帶與曲軸柔性連接，所以給發(fā)動(dòng)機(jī)加力、回收動(dòng)能功率的天花板較低。

『2020款改款馬自達(dá)CX-5 2.5L 自動(dòng)四驅(qū)智尊型』

　　奧迪SQ7 TDI和馬自達(dá)i-Eloop弱混系統(tǒng)屬于P0架構(gòu)，由于P0架構(gòu)傳遞效率較低、電機(jī)無法直驅(qū)車輪，在新能源車領(lǐng)域P0電機(jī)通常以輔助的身份出現(xiàn)，后文會(huì)有相應(yīng)的解析和案例。

◆P1架構(gòu)：單獨(dú)開發(fā)/高度集成

　　P1架構(gòu)的電機(jī)位于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸后端，它取代了傳統(tǒng)的飛輪，在繼承飛輪儲(chǔ)存發(fā)動(dòng)機(jī)做功沖程外的能量和慣性的功能外，P1電機(jī)與P0電機(jī)功能相似，同樣支持發(fā)動(dòng)機(jī)啟停、制動(dòng)能量回收發(fā)電、輔助動(dòng)力輸出。

『本田IMA混動(dòng)系統(tǒng)』

　　與P0架構(gòu)相比，P1架構(gòu)更加緊湊，其電機(jī)被整合在發(fā)動(dòng)機(jī)外殼內(nèi)，在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)的體積、機(jī)艙內(nèi)的布局，因變速箱不同需要有相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案，所以P1電機(jī)的研發(fā)和制造成本相對(duì)較高。存在即合理，往往高投入對(duì)應(yīng)高回報(bào)，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸充當(dāng)了P1電機(jī)的轉(zhuǎn)子，動(dòng)力傳遞效率更高，節(jié)油效果好，對(duì)駕駛性能提升也更加明顯。另外，在下坡路段P1電機(jī)可通過電磁場調(diào)節(jié)施加輔助制動(dòng)力矩，以此提升安全性。

　　雖然所處位置不同，但P0架構(gòu)和P1架構(gòu)同病相連，只要電機(jī)旋轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸就必須旋轉(zhuǎn)，這樣電機(jī)沒辦法單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輪，也就沒有純電行駛模式。在動(dòng)能回收和滑行模式下，也因?yàn)楸仨殠��?dòng)曲軸空轉(zhuǎn)而浪費(fèi)動(dòng)能，因內(nèi)燃機(jī)隨動(dòng)還徒增了噪音和振動(dòng)。

『奔馳M254發(fā)動(dòng)機(jī)』

『2020款改款奔馳E級(jí)（進(jìn)口）』

　　日前，奔馳在海外推出的E350車型采用了代號(hào)為M254的2.0T 4缸發(fā)動(dòng)機(jī)，并在電氣化改造過程中加入了48V輕混技術(shù)，其搭載的ISG電機(jī)最大功率為12kW，峰值扭矩為180N·m，在車輪起步、加速時(shí)緩解了渦輪遲滯的表現(xiàn)。這套系統(tǒng)是典型的P1架構(gòu)，官方將電動(dòng)機(jī)命名為“ FAME”（模塊化發(fā)動(dòng)機(jī)），有外媒猜測這套電動(dòng)機(jī)將會(huì)在其他PHEV車型上出現(xiàn)。

◆P2架構(gòu)：模塊化設(shè)計(jì)/節(jié)油性強(qiáng)，應(yīng)用廣泛 

　　P2架構(gòu)的電機(jī)位于發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱之間，因?yàn)椴槐叵馪1電機(jī)一樣整合在發(fā)動(dòng)機(jī)外殼中，所以布置的形式可以更靈活。該架構(gòu)可在發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱之間配備1-2個(gè)離合器，具體可分為三種布局方式：①電機(jī)布置在離合器前的單離合結(jié)構(gòu)，電機(jī)起到助力、駐車發(fā)電和啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的作用，與P1架構(gòu)相似；②電機(jī)布置在離合器后的單離合結(jié)構(gòu)，電機(jī)可實(shí)現(xiàn)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輛，制動(dòng)能量回收發(fā)電以及助力；③電機(jī)布置在雙離合結(jié)構(gòu)中間，電機(jī)即可單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輛，還可啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)或進(jìn)行駐車發(fā)電。

　　P2架構(gòu)的兼容性比較強(qiáng)，能與所有變速箱匹配（包括手動(dòng)變速箱），是目前混合動(dòng)力車型應(yīng)用較為廣泛的架構(gòu)，許多零部件供應(yīng)商都有成熟的解決方案。以博格華納的P2電機(jī)模塊為例，它集成雙質(zhì)量飛輪和發(fā)動(dòng)機(jī)分離離合器，可斷開離合器、電機(jī)直驅(qū)車輛，它可在不改變發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱的情況下將內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力車輛轉(zhuǎn)換成混合動(dòng)力車型，這意味著車企能夠以更少的投資、更短的時(shí)間以及更大的靈活性來擴(kuò)展車輛的動(dòng)力組合，豐富混合動(dòng)力車型的產(chǎn)品線。

『奧迪A3 e-tron動(dòng)力系統(tǒng)』

『2017款?yuàn)W迪A3新能源(進(jìn)口)Sportback e-tron舒適型』

　　奧迪A3 e-tron是采用P2架構(gòu)的代表車型，該車搭載1.4T發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)搭載了一臺(tái)最大功率75kW的永磁同步電機(jī)。該車動(dòng)力電池容量為8.8kWh，NEDC工況下純電續(xù)航里程為50km。

◆P3架構(gòu)：動(dòng)力傳遞高效，占用空間大 

　　P3架構(gòu)的電機(jī)位于變速箱輸出端，其純電驅(qū)動(dòng)和動(dòng)能回收的效率高，急加速的效果非常直接。功能方面，P3電機(jī)可實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回收、純電驅(qū)動(dòng)車輛。因?yàn)殡姍C(jī)無法與變速箱或發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行整合，需要占用額外的體積，所以P3架構(gòu)比較適合后驅(qū)車，有充足的空間予以布置。

　　與P0、P1和P2架構(gòu)相比，P3架構(gòu)的動(dòng)力傳遞路徑不經(jīng)過變速箱，純電驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)能量回收的效率更高，同時(shí)還降低變速箱的工作時(shí)長，有助于延長其使用壽命。但問題同樣明顯，P3電機(jī)沒法實(shí)現(xiàn)駐車充電，在戶外露營等使用場景缺點(diǎn)就暴露無遺了。

　　代表車型為比亞迪秦PHEV車型，該車是以P3電機(jī)為核心的并聯(lián)混動(dòng)，在配合原先的大容量電池設(shè)定，既滿足中國對(duì)于PHEV車型50km的純電續(xù)航能力，又能夠?qū)�發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)性能疊加起來，實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的動(dòng)力輸出。

◆P4架構(gòu)：實(shí)現(xiàn)四輪驅(qū)動(dòng)

　　P4架構(gòu)的電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)不驅(qū)動(dòng)同一根軸，從而幫車輛實(shí)現(xiàn)四輪驅(qū)動(dòng)。它既可以是驅(qū)動(dòng)前軸/后軸的電機(jī)，還可以干脆就像謳歌NSX一樣取消輪軸，而直接采用兩個(gè)輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪。P4架構(gòu)與P3功能相似，均可實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回收、純電驅(qū)動(dòng)車輛。

『2020款寶馬i8極夜流星限量版』

　　P4架構(gòu)大多應(yīng)用于插電式混合動(dòng)力車型，跑車用的比較多，例如保時(shí)捷918 Spyder、謳歌NSX、寶馬i8等跑車。以寶馬i8為例，這套1.5T三缸發(fā)動(dòng)機(jī)壓榨出231Ps的最大功率以及320N·m的最大扭矩，位于前軸的永磁同步電機(jī)最大功率為131Ps，峰值扭矩為250N·m，并配備一臺(tái)兩速自動(dòng)變速箱來實(shí)現(xiàn)扭矩的調(diào)節(jié)，官方0-100km/h加速時(shí)間為4.6s，帶來出色動(dòng)力的同時(shí)還能夠有效降低油耗。

◆Ps架構(gòu)：雙離合的寄生蟲

　　P3電機(jī)在變速箱的輸出端耦合，Ps電機(jī)直接整合在變速箱內(nèi)部，因?yàn)槲恢梅植冀咏�，Ps架構(gòu)很容易被人混淆為P3架構(gòu)。Ps架構(gòu)的基礎(chǔ)是雙離合變速箱，它利用雙離合變速箱具有兩個(gè)輸入軸的特點(diǎn)，將電機(jī)集成到了其中一軸上面，可以實(shí)現(xiàn)純電驅(qū)動(dòng)車輛、制動(dòng)能量回收。

『Ps架構(gòu)動(dòng)力傳遞模式』

　　Ps架構(gòu)的電機(jī)、離合器和減速器被裝進(jìn)同一個(gè)殼體內(nèi)，節(jié)油性更好也更加平順。但缺點(diǎn)也同樣明顯，因?yàn)殡p離合變速箱的偶數(shù)軸要比奇數(shù)軸承受更大的扭矩，這會(huì)導(dǎo)致兩軸與離合器磨損的不一致；另外，電動(dòng)機(jī)集成在變速箱內(nèi)部會(huì)增加維修成本，因?yàn)椴徽撟兯傧涔收线�是電動(dòng)機(jī)故障，需要拆卸的是變速箱總成。

『2021款博瑞新能源1.5T ePro領(lǐng)耀版』

　　目前在中國品牌車企中，長城、奇瑞、吉利等都在研究DHT變速箱，這是Ps架構(gòu)的基石。以吉利汽車為例，吉利ePro家族車型搭載的1.5T+7DCTH插電式混合動(dòng)力系統(tǒng)，具備高電機(jī)效率和高動(dòng)力總成匹配的特點(diǎn)，擁有效率高、空間優(yōu)、質(zhì)量好（性價(jià)比高）的綜合優(yōu)勢。其中，Ps架構(gòu)電機(jī)效率為97%，比P2同軸電機(jī)提高約2%；Ps架構(gòu)電機(jī)工作轉(zhuǎn)速不受發(fā)動(dòng)機(jī)限制，發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)能同時(shí)工作在高效區(qū)，能有效降低整車油耗。

●組合架構(gòu)電機(jī)

　　上陣親兄弟，打仗父子兵，單一架構(gòu)的電機(jī)或多或少都存在缺點(diǎn)，所以將兩種或兩種以上架構(gòu)的電機(jī)組合成為眼下最優(yōu)的解決方案。在P3或P4架構(gòu)車型上，為了執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)啟停、發(fā)電功能，則有必要為發(fā)動(dòng)機(jī)安裝另一臺(tái)電機(jī)，所以許多混合動(dòng)力車型都有兩個(gè)電機(jī)，形成了Px+Py的組合構(gòu)型。比如WEY P8，發(fā)動(dòng)機(jī)前端有BSG電機(jī)，后軸布置了永磁同步電機(jī)，屬于P0+P4構(gòu)型。下面就通過國內(nèi)外車企的發(fā)展與車型解析，一起來了解下組合架構(gòu)電機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)。

◆沃爾沃PHEV技術(shù)回顧與T8動(dòng)力總成解析

　　2013年，沃爾沃第一代插電式混合動(dòng)力（PHEV）技術(shù)便應(yīng)用于S60 PHEV車型上，采用P0+P4架構(gòu)，由1臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)前端功率為15kW的BSG電機(jī)和1臺(tái)后驅(qū)動(dòng)橋布置的50kW永磁同步電機(jī)組成；2015年，沃爾沃第二代PHEV技術(shù)應(yīng)用于XC90 PHEV車型上，采用P1+P4架構(gòu)，由1臺(tái)功率為35kW的ISG電機(jī)加上后驅(qū)動(dòng)橋的60kW永磁同步電機(jī)組成；目前沃爾沃基于CMA車型平臺(tái)開發(fā)的第三代PHEV技術(shù)，采用發(fā)動(dòng)機(jī)匹配P2電機(jī)組成的混合動(dòng)力總成。

　　具體車型來講，沃爾沃XC90 PHEV車型采用P1+P4架構(gòu)的混合動(dòng)力總成，該車前軸配置了一款名為C-ISG（Crank-integrated Starter Generator）的變速箱集成電機(jī)，具備啟停控制、發(fā)電、助力3種功能，同時(shí)后軸也裝配了最大功率為65kW的電機(jī)。目前沃爾沃的PHEV車型種類覆蓋轎車、旅行車和SUV，都應(yīng)用了模塊化的PHEV動(dòng)力總成。

◆比亞迪DM系統(tǒng)進(jìn)化史和第三代DM系統(tǒng)解析

　　從2008年至今，比亞迪DM系統(tǒng)（即Dual Mode系統(tǒng)）進(jìn)行了兩次升級(jí)，目前第三代DM插電式混合動(dòng)力的提升不僅僅是在動(dòng)力方面，從第二代DM系統(tǒng)提出“542”計(jì)劃后，順帶著整個(gè)比亞迪旗下車型都在“性能”屬性上做出進(jìn)一步升級(jí)。

　　“高電耗”是第二代DM系統(tǒng)中比較明顯的問題，比亞迪認(rèn)為BSG電機(jī)+電控系統(tǒng)能夠解決“避開發(fā)動(dòng)機(jī)低效區(qū)”，協(xié)助車輛發(fā)電讓整個(gè)能量流系統(tǒng)更加平衡，還帶來了更好的加速性能，所以全新的“BSG架構(gòu)”系統(tǒng)是這一代DM3核心提升之一。

　　第三代DM系統(tǒng)的BSG電機(jī)的最大用途不僅為發(fā)動(dòng)機(jī)提供啟停功能伺服，行駛中為動(dòng)力電池充電，還可以用于提升加速性能。在車輛以全電驅(qū)動(dòng)模式行駛中，在發(fā)動(dòng)機(jī)介入時(shí)，BSG電機(jī)將會(huì)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，以降低震動(dòng)沖擊并輔助換擋。

全文總結(jié)：

　　在排放標(biāo)準(zhǔn)愈加嚴(yán)苛以及新能源汽車的扶持政策下，各主機(jī)廠對(duì)于新能源市場的越發(fā)重視。相比開發(fā)一套全新的混動(dòng)系統(tǒng)，模塊化設(shè)計(jì)的P2技術(shù)路線不用改變現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，集成方便，適合匹配所有的變速箱，即使節(jié)油效果不及混聯(lián)，但是用較低的成本既能降低油耗，已經(jīng)成為許多車企的“捷徑”。（文/汽車之家 張文浩）