[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,每一個核心部件都是其精髓所在。聊到純電動車,他們會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;聊到混合動力汽車,他們會問你是“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力汽車不同類型的電機架構(gòu)。
目前行業(yè)內(nèi)對于電機架構(gòu)的應(yīng)用方式各有不同,對于不同架構(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電機的定義與解析
在混合動力汽車中,按電機位置的不同可分為P0-P4和Ps架構(gòu),其中P代表電機位置(Position),不同位置的電機扮演著不同的角色,發(fā)揮的作用與車輛能耗、動力性有直接關(guān)系,到底哪款混合動力車型更適合你呢?
◆P0架構(gòu):結(jié)構(gòu)簡單、成名早
P0架構(gòu)的電機安裝在發(fā)動機前端,其通過皮帶與發(fā)動機曲軸相連,搭載P0電機的車型可以做到在等紅綠燈發(fā)動機停機的時候帶動空調(diào)的機械壓縮機運轉(zhuǎn),實現(xiàn)發(fā)動機啟停、制動能量回收發(fā)電,以及輔助動力輸出。
『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)用也相對廣泛,許多司機朋友上車就關(guān)閉的自動啟停系統(tǒng)就是典型的P0架構(gòu),而自動啟停的歷史可以追溯到上世紀(jì)70年代。與配備自動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;皮帶傳動啟動/發(fā)電一體化電機)電機,并配備了一塊容量更大的電池,能夠勝任帶動壓縮機與輔助發(fā)動機運轉(zhuǎn)的工作。
在發(fā)動機停機時,P0電機能夠單獨帶動空調(diào)壓縮機工作,減少發(fā)動機的怠速時間;車輛起步或加速時,P0電機能夠輔助發(fā)動機運轉(zhuǎn),幫助發(fā)動機快速擺脫低效工作區(qū)間,節(jié)油的同時能有效提升駕乘質(zhì)感。因為P0電機通過串聯(lián)的方式將動力傳遞給車輪,所以電機沒法撇開發(fā)動機單獨驅(qū)動車輪,也就沒有純電行駛模式。另外,由于P0電機通過皮帶與曲軸柔性連接,所以給發(fā)動機加力、回收動能功率的天花板較低。
『2020款改款馬自達CX-5 2.5L 自動四驅(qū)智尊型』
奧迪SQ7 TDI和馬自達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、電機無法直驅(qū)車輪,在新能源車領(lǐng)域P0電機通常以輔助的身份出現(xiàn),后文會有相應(yīng)的解析和案例。
◆P1架構(gòu):單獨開發(fā)/高度集成
P1架構(gòu)的電機位于發(fā)動機曲軸后端,它取代了傳統(tǒng)的飛輪,在繼承飛輪儲存發(fā)動機做功沖程外的能量和慣性的功能外,P1電機與P0電機功能相似,同樣支持發(fā)動機啟停、制動能量回收發(fā)電、輔助動力輸出。
『本田IMA混動系統(tǒng)』
與P0架構(gòu)相比,P1架構(gòu)更加緊湊,其電機被整合在發(fā)動機外殼內(nèi),在設(shè)計時需要考慮到發(fā)動機的體積、機艙內(nèi)的布局,因變速箱不同需要有相應(yīng)的設(shè)計方案,所以P1電機的研發(fā)和制造成本相對較高。存在即合理,往往高投入對應(yīng)高回報,發(fā)動機曲軸充當(dāng)了P1電機的轉(zhuǎn)子,動力傳遞效率更高,節(jié)油效果好,對駕駛性能提升也更加明顯。另外,在下坡路段P1電機可通過電磁場調(diào)節(jié)施加輔助制動力矩,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,只要電機旋轉(zhuǎn),發(fā)動機曲軸就必須旋轉(zhuǎn),這樣電機沒辦法單獨驅(qū)動車輪,也就沒有純電行駛模式。在動能回收和滑行模式下,也因為必須帶動曲軸空轉(zhuǎn)而浪費動能,因內(nèi)燃機隨動還徒增了噪音和振動。
『奔馳M254發(fā)動機』
『2020款改款奔馳E級(進口)』
日前,奔馳在海外推出的E350車型采用了代號為M254的2.0T 4缸發(fā)動機,并在電氣化改造過程中加入了48V輕混技術(shù),其搭載的ISG電機最大功率為12kW,峰值扭矩為180N·m,在車輪起步、加速時緩解了渦輪遲滯的表現(xiàn)。這套系統(tǒng)是典型的P1架構(gòu),官方將電動機命名為“ FAME”(模塊化發(fā)動機),有外媒猜測這套電動機將會在其他PHEV車型上出現(xiàn)。
◆P2架構(gòu):模塊化設(shè)計/節(jié)油性強,應(yīng)用廣泛
P2架構(gòu)的電機位于發(fā)動機與變速箱之間,因為不必像P1電機一樣整合在發(fā)動機外殼中,所以布置的形式可以更靈活。該架構(gòu)可在發(fā)動機與變速箱之間配備1-2個離合器,具體可分為三種布局方式:①電機布置在離合器前的單離合結(jié)構(gòu),電機起到助力、駐車發(fā)電和啟動發(fā)動機的作用,與P1架構(gòu)相似;②電機布置在離合器后的單離合結(jié)構(gòu),電機可實現(xiàn)單獨驅(qū)動車輛,制動能量回收發(fā)電以及助力;③電機布置在雙離合結(jié)構(gòu)中間,電機即可單獨驅(qū)動車輛,還可啟動發(fā)動機或進行駐車發(fā)電。
P2架構(gòu)的兼容性比較強,能與所有變速箱匹配(包括手動變速箱),是目前混合動力車型應(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電機模塊為例,它集成雙質(zhì)量飛輪和發(fā)動機分離離合器,可斷開離合器、電機直驅(qū)車輛,它可在不改變發(fā)動機和變速箱的情況下將內(nèi)燃機動力車輛轉(zhuǎn)換成混合動力車型,這意味著車企能夠以更少的投資、更短的時間以及更大的靈活性來擴展車輛的動力組合,豐富混合動力車型的產(chǎn)品線。
『奧迪A3 e-tron動力系統(tǒng)』
『2017款奧迪A3新能源(進口)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)動機,同時搭載了一臺最大功率75kW的永磁同步電機。該車動力電池容量為8.8kWh,NEDC工況下純電續(xù)航里程為50km。
◆P3架構(gòu):動力傳遞高效,占用空間大
P3架構(gòu)的電機位于變速箱輸出端,其純電驅(qū)動和動能回收的效率高,急加速的效果非常直接。功能方面,P3電機可實現(xiàn)制動能量回收、純電驅(qū)動車輛。因為電機無法與變速箱或發(fā)動機進行整合,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)的動力傳遞路徑不經(jīng)過變速箱,純電驅(qū)動和制動能量回收的效率更高,同時還降低變速箱的工作時長,有助于延長其使用壽命。但問題同樣明顯,P3電機沒法實現(xiàn)駐車充電,在戶外露營等使用場景缺點就暴露無遺了。
代表車型為比亞迪秦(參數(shù)|詢價)PHEV車型,該車是以P3電機為核心的并聯(lián)混動,在配合原先的大容量電池設(shè)定,既滿足中國對于PHEV車型50km的純電續(xù)航能力,又能夠?qū)l(fā)動機和電機性能疊加起來,實現(xiàn)更強的動力輸出。
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